50ohm-contents-dl/contents/sections/ackumulator.md

Vid sidan av de välkända blyackumulatorerna (Pb) och nickel-metallhydrid-ackumulatorerna (NiMH) satsar vi inom radiotekniken, till exempel vid portabel drift, allt oftare på litiumjärnfosfat-ackumulatorer (LiFePO4). Låt oss först titta på en ackumulator och dess märkning i figur [ref:a_akku_lifepo4].

[photo:175:a_akku_lifepo4:LiFePO4] * Kapacitet: $\qty{4200}{\milli\ampere\hour}$ * Spänning: 4S1P / $\qty{13,2}{\volt}$ % * Urladdning: 30C Constant / 40C Burst % * Balanskontakt: JST-XH % * Avlastningskontakt: $\qty{5.5}{\milli\meter}$ kulkontakt

De viktigaste uppgifterna för oss är märkspänningen \qty{13,2}{\volt} och kopplingen 4S1P. Det betyder att märkspänningen \qty{13,2}{\volt} kommer från 4 celler i serie och 1 gång parallellt, alltså alla 4 i serie. Vanligtvis har LiFePO4 en cellmärkspänning på \qty{3,2}{\volt} till \qty{3,3}{\volt}. Därmed blir det \qty{3,3}{\volt} \cdot 4 = \qty{13,2 }{\volt} \cdot 1 = \qty{13,2}{\volt}.

I en 4S2P är sammanlagt 8 celler inbyggda: 4 i serie och det 2 gånger parallellt. Det ger då en spänning på \qty{13,2}{\volt} men en kapacitet på \qty{8400}{\milli\ampere\hour}.

I exempelackumulatorn anges \qty{4200}{\milli\ampere\hour} som märkkapacitet. Ackumulatorns märkkapacitet Q kallas också laddning och anges i \unit{\ampere\hour} eller \unit{\milli\ampere\hour}.

För vår exempelackumulator motsvarar det \qty{4,2}{\ampere\hour}. Det skulle teoretiskt betyda att vi kan belasta ackumulatorn i \qty{1}{\hour} med \qty{4,2}{\ampere} eller i \qty{2}{\hour} med \qty{2,1}{\ampere} och så vidare. Det beskrivs med formeln:

t=\frac{Q}{I}

t=\frac{\qty{4,2}{\ampere\hour}}{\qty{4,2}{\ampere}} = \qty{1}{\hour}

Nu vill vi också veta hur mycket elektrisk energi som finns lagrad i ackumulatorn. Energin (\unit{\watt\hour}) är ackumulatorns laddning Q (\unit{\ampere\hour}) multiplicerad med totalspänningen U i volt.

\qty{1}{\watt\hour} = \qty{1}{\ampere\hour} \cdot \qty{1}{\volt}

För vårt exempel beräknar vi \qty{4,2}{\ampere\hour} \cdot \qty{13,2}{\volt} = \qty{55,44}{\watt\hour} som lagrad energi.

%Denna ackumulator kan laddas ur med en konstant urladdningsström på ”30 C”. Det betyder att ackumulatorn kan laddas ur med 30 \cdot kapaciteten Q. % %Urladdningsström: I = 30 \cdot \qty{4200}{\milli\ampere} = \qty{126}{\ampere} % %Det är dock bara ett teoretiskt möjligt värde, eftersom vår ackumulator då vore urladdad inom \qty{108}{\second}. Även kabelarean måste beaktas. %

Vid serie- respektive radkoppling av ackumulatorer, som i figur [ref:a_akku_4S1P], adderas spänningarna och kapaciteten förblir densamma. Vid parallellkoppling som i figur [ref:a_akku_4S2P] förblir spänningen densamma och kapaciteterna adderas.

% TODO image for series connection is held by DG1HXJ as .tex [photo:176:a_akku_4S1P:Seriekoppling] % TODO image for parallel connection is held by DG1HXJ as .tex [photo:177:a_akku_4S2P:Parallellkoppling] Tänk på att när en LiFePO4 används kopplad som 4S1P kan spänningar mellan $\qty{10}{\volt}$ och $\qty{14,4}{\volt}$ förekomma. Inte alla radioapparater klarar dessa spänningar. Det är också viktigt att vi bara kopplar ihop celler/ackumulatorer med samma data, eftersom cellerna påverkar varandra och annars kan skadas. Särskilt för dagens litiumackumulatorer är det lämpligt att bygga in en övervakningsenhet (balanserare, batterimonitor). Den sörjer bland annat för nödvändig utjämning av cellspänningarna och för optimal laddning.

---

% In fig. [ref:a_akku_lifepo4_anschluss] % TODO image info box for battery connection is held by DG1HXJ as .tex % %[photo:178:a_akku_lifepo4_anschluss:LiFePO4 anslutningar] %

Man måste veta att totalspänningen motsvarar summan av cellspänningarna. Totalladdningen motsvarar däremot laddningen hos en cell.

I ett sådant räkneexempel måste först den uttagbara laddningsmängden på \qty{90}{\percent} bestämmas. Urladdningstiden t ges av: t=\frac{Q}{I}