Taşınabilir cihazlarda artan pil voltajı kısmen pratiklik ve kısmen pazarlama tarafından yönlendirilir, ancak son on yılda pazarlama kesinlikle en önemli faktör olmuştur.
"Güçlü" pille çalışan bir cihaz (muhtemelen en yaygın olan ancak en çok güç tüketmeyen matkaplar) 100 Watt'lık bir güç derecesine sahip olabilir.
Örnek olarak 100 Watt alın:
100 Watt 12V ~ = 8A, 16V ~ = 6A, 24V ~ = 4A, 36V ~ = 3A.
Kablo ve bağlantılardaki kayıplar esas olarak ısı kaybı = I ^ R'den kaynaklanır.
12/16/24/36 volt için aynı direnç kayıpları için 64/36/16/9 oranlarında
olacaktır, bu nedenle 36V bir sistem bir 12V sisteminin kayıplarının 9/64 ~ =% 14'üne sahip olmayabilir.
Yani pratikte, akım artan voltajla azaldıkça, aynı dirençle daha az kayıp alırsınız veya biraz daha fazla direnci tolere edebilir ve yine de ileride olabilirsiniz.
Bir 12V 8A sisteminde, bir ohm devre direnci I ^ @ R = 8 ^ 2 x 1 = 64 Watt'ı dağıtacaktır - bu nedenle toplam gücün% 64'ü dayanılmaz olacaktır. 0.1 Ohm =% 6.4 gibi bir şey daha iyi olurdu. Kablolama ve bağlantılara 0,1 Ohm eklemek son derece kolaydır, bu nedenle 100W 12V sistemin oluşturulması can sıkıcı bir şekilde zorlaşır. 2/3 akım = 4/9 = kayıpların% 44'üne sahip bir 18V sistem bile faydalıdır.
Bununla birlikte, daha fazla voltaj daha fazla pil hücresi ve ara bağlantılar için gerekli alan, bağlantılarda ekstra kayıp ve kare küplü yasa etkileri nedeniyle etkin kullanılabilir hacim kaybı * gerektirir, belirli bir Voltajın üzerinde ekstra kayıpların kazançları dengelemeye başladığı anlamına gelir. Pazarlama umursamıyor ve mühendisler ve pazarlamacılar nihai sonuca varmak için arka planda duracaktı.
Yüksek voltajları kolaylaştıran bir faktör LiIon hücrelerinin kullanılmasıdır. Bunlar, NiCd veya NimH'nin yaklaşık 3 katı olan 3.6V / hücre'lik nominal bir gerilime sahiptir, bu nedenle 10 hücreli bir NimH pil 12V nominal olacaktır, ancak aynı boyuttaki 10 hücreli LiIon 36V nominal olacaktır.
De Walt (kılık değiştirmiş Black & Decker) gibi üst sınıf / kalite / maliyet elektrikli aletler, hücre başına 3.2V nominal gerilime sahip bazı ürünlerde LiFePO4 (Lityum Ferro Fosfat) hücreleri kullanır. 10, 32 V nominal verir ve bu bazı uygulamalarda "neredeyse mantıklı" olacaktır.
Bir yana: De Walt'ın endüstri lideri A123 LiFePO4 hücrelerini kullandığını anlıyorum. A123 hücreleri genellikle perakende pazarında "satın almak zordur" ve hücreleri almak için çok sayıda De Walt pil paketi satın alan elektrikli araç üreticilerini duydum.
Kare küplü kanun:
Ölçek değiştikçe alan / hacim oranındaki değişikliklerin neden olduğu etkiler.
Hacimler kenar ^ 3 ile orantılıdır.
Yüzey alanları egde ^ 2 ile orantılıdır.
böylece hacmin kenara oranı kenar ^ 3 / kenar ^ 2 = kenar ile orantılıdır - yani, yüzey alanı başına hacim nesneler büyüdükçe artar.
Bunun ikincil etkileri, örneğin yüzey radyasyonuyla büyük şeyleri soğutmak daha zordur.
Tersine, soğukken küçük şeyleri sıcak tutmak daha zordur.
Belirli bir yüzey kalınlığı için büyük şeyler hacim başına daha az içeriğe sahiptir.
İkinci etki pilleri etkiler.
bir pil bir dizi farklı boyutta aynı duvar kalınlığı İLE üretilebiliyorsa, büyük piller hacim başına küçük olanlardan daha aktif içeriğe sahip olacaktır.
Sadece bir örnek.
1mm kalınlığında duvarları ve 1cm ve 4 cm kenarları olan iki küp.
Duvar hacimleri = 6 x kenar ^ 3 x 1mm
Küp toplam hacmi = kenar ^ 2
Duvarların içindeki iç küp hacmi ~~ = ( kenar- 2 x duvar_ kalınlığı) ^ 3
1 cm küp iç / dış hacim = (10-2) ^ 3/10 ^ 3 = 512/1000 mm ^ 2 =% 51
4cm küp iç / dış = (40-2) ^ 3/40 ^ 3 = 54872/64000 =% 85. !!!
4 x daha büyük kenar küpü, kullanılabilir hacimli bir kullanıcıyı küçük olandan 85/51 = 1.59 x daha etkilidir.
Sonuç: NimH veya NiCd kullanan yüksek voltajlı pil paketleri bu nedenle tek başına kötü bir fikir olabilir. Başkaları da var.