Batteripack
Introduktion
Ett batteripack är flera batterier (celler) som är sammankopplade i serie. Batteripacken kan få olika egenskaper beroende på hur de kopplas samt vilka och hur många celler som används. Detta kapitel börjar med att förklara begreppen polspänning och inre resistans för att efter det demonstrera hur ett batteripack byggs.
Polspänning och inre resistans
Ett batteri har något som kallas EMK eller elektromotorisk kraft. Den mäts i volt (V) men betecknas inte med bokstaven U i formler utan med ett E. Genom att placera en voltmeters två prober på varsin sida av ett alkaliskt batteri kommer den att visa batteriets elektromotoriska kraft. Det är dock inte denna spänning som apparater kan dra nytta av.
I alla batterier finns en inre resistans, vilken betecknas Ri och mäts i ohm (Ω). Det är den som gör att spänningen till apparaten inte är densamma som multimetern visar. När det börjar gå ström från batteriet blir det nämligen ett spänningsfall över den inre resistansen. Det gör att spänningen över de två polerna (polspänningen) förändras. När spänning på ett batteri ska mätas bör det därför alltid göras när det sitter i apparaten eller med ett mätinstrument som belastar batteriet.
Schematiskt diagram över polspänning och inre resistans (Ri).
Serie- och parallellkoppling av batterier
Ett bra exempel på seriekopplade batterier är en ficklampa. Där sätts ofta två stycken batterier på varandra vilket gör att spänningen fördubblas, medan kapaciteten förblir oförändrad.
Total spänning vid seriekoppling = spänning1 + spänning2+ ... + spänningn
Spänning i ficklampan = 1,5 V + 1,5 V = 3 V
Fyra laddningsbara celler à 1,2 V, 2000 mAh i seriekoppling. 4 ∙ 1,2 V = 4,8 V (2000 mAh).
9 V-batteriet tillverkas genom att seriekoppla sex celler (6 ∙ 1,5 V = 9 V).
När battericeller parallellkopplas ökar kapaciteten, medan spänningen förblir densamma.
Sex laddningsbara celler à 1,2 V, 2000 mAh i parallellkoppling. 1,2 V (6 ∙ 2000 mAh = 12000 mAh = 12 Ah).
Genom att kombinera serie- och parallellkoppling av battericeller går det att öka både spänningen och kapaciteten.
Praktiskt experiment: citronbatteri
Det går faktiskt att göra ett batteri av citroner! Det ger inte speciellt mycket energi men följande experiment kan få en lysdiod att lysa.
Ett fungerande batteri av citroner.
Det som behövs är:
- Sex citroner
- Grov kopparledning (dubbelvikt)
- Sex förzinkade spikar
- En lysdiod (2 V)
- Kopplingstråd
Genom att koppla på följande sätt kommer zinkbeläggningen på spiken och kopparledaren att reagera med citronsaften. På ena sidan kommer det då att skapas ett underskott av elektroner, vilket gör att de flödar genom ledningstråden. För att göra det måste de passera lysdioden, vilket gör att den börjar lysa.
För att lysdioden ska tändas krävs ungefär 2 V. Varje citron ger cirka 0,95 V och måste därför kopplas två och två i serie för att få upp spänningen till en nivå som är tillräcklig. Paren måste sedan kopplas parallellt med varandra för att batteriet ska kunna leverera tillräckligt med ström.
Sex citroner räcker för att det ska gå att göra ett uttag på 3 mA. Eftersom det är långt under de 20 mA som krävs för att lysdioden ska lysa som den gör normalt, kommer den bara att lysa ytterst svagt. Med 40 citroner till hade den kunnat lysa med full styrka, men sex stycken räcker för att visa att det fungerar.
Att bygga ett batteripack
Här beskrivs hur ett batteripack med NiMH-celler byggs. För att kunna göra det krävs kunskaper i lödning. Mer information om det finns i avsnittet Kom igång med lödning.
Förberedelser
Börja med att fundera över vilka egenskaper ditt batteri ska ha. Kapaciteten bestäms av vilka celler som används, exempelvis AAA, AA eller Sub-C. Det blir på så sätt också avgörande för hur stort batteripacket blir. Det finns celler med olika kapacitet trots samma storlek. Högre kapacitet innebär både högre vikt och pris.
Battericellerna seriekopplas oftast, vilket gör att antalet celler bestämmer vilken spänning batteriet ska ha. För att få ut den totala spänningen multipliceras antalet celler med cellernas spänning (1,2 V). Ska spänningen vara 7,2 V räknas antalet celler ut på följande sätt:
7,2 / n = 1,2
n = 7,2 / 1,2 = 6
När batteriets egenskaper är bestämda är det dags för förberedelserna. Rengör battericellernas poler med en glasfiberborste eller ett fint sandpapper. Detta för att tennet ska flyta ut fint och snabbt. Under byggets gång fixeras cellerna med smältlim (limpistol).
Lödning av batteripack
Var försiktig när du löder samman batteripolerna och använd en kraftfull lödkolv (80 – 100 W). Att använda en lödkolv med så hög effekt kan låta fel, eftersom cellerna skadas av hög värme. Anledningen till den höga effekten är att lödningen ska gå snabbt. En lödkolv med lägre effekt hade tagit längre tid på sig för att värma upp området som ska lödas. I och med det hade värmen nått djupare in i battericellen. Förtenna därför ytorna som ska sammanfogas och löd snabbt.
Battericellerna kan sammanfogas på två olika sätt. Det ena kallas side-by-side och det andra för in-line. Båda sätten som visas är seriekopplade och det som skiljer är batteripackets slutliga fysiska form. Vid lödning side-by-side bör lödbleck användas. Det kopplar samman två celler med varandra. Lödblecken har en bockning vilken skyddar mot kortslutning. Var noga med polariteten så att plus och minus inte kopplas fel.
Exempel på side-by-side-koppling.
Att bygga in-line-batteripack är lite mer avancerat. Då ska cellerna sammanfogas på längden. Normalt byggs inte hela batteripacket in-line. Batterierna placeras i två eller fler rader, beroende av hur många celler som ska användas. På gaveln sammanlänkas cellerna med ett lödbleck på samma sätt som i side-by-side-kopplingen.
Exempel på in-line-koppling.
Välj en anslutningskabel som är dimensionerad för strömmen som batteriet ska lämna. Normalt fungerar det bra med 1,5 mm2. Ska batteripacket användas i strömkrävande applikationer (t.ex. RC-bilar) används 2,5 mm2 eller 4,0 mm2 . Ta hjälp av nomogrammet som finns i bokens formelsamling för att räkna på sambandet mellan ström, ledningsdimension och kabellängd.
Färdigställ batteriet
Avsluta med att trä över en lämplig krympslang. Värm krympslangen försiktigt med exempelvis en varmluftspistol. Efter det har du ett riktigt snyggt och proffsigt batteripack.
Tänk också på att välja en kontakt som passar ändamålet. Den ska vara av hög kvalitet och gärna guldpläterad. Ibland undviks kontakten helt och batteriet löds fast direkt på anslutningen istället.
Mjuka silikonkablar (0,5 mm2 till 4,0 mm2)
Populära kampanjvaror
Se alla kampanjprodukterSom medlem hos oss får du alltid lite mer. Som till exempel låga medlemspriser, unika kampanjer, 100 dagars öppet köp och bonuscheckar. Dessutom sparas alla dina köp i ditt medlemskap så att du slipper spara papperskvitton för eventuella returer. Ditt medlemskap är helt digitalt och helt kortlöst. Och väldigt smidigt.
Läs mer