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如何將電池連接到電池電路

要長高 ? 來源:edn ? 作者:Bill Schweber ? 2022-04-27 15:32 ? 次閱讀
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這些天來,電池得到了很多關(guān)注和研發(fā)工作,出于很多原因,我不需要向這些觀眾解釋。重點(diǎn)是初級(jí)(不可充電)或次級(jí)(可充電),化學(xué)成分從古老但仍然重要的鉛酸類型到更奇特的鋰混合物,尺寸從微型紐扣電池到更大的電池組電動(dòng)汽車和電網(wǎng)規(guī)模存儲(chǔ)。

但是電池有一個(gè)方面沒有這些電化學(xué)儲(chǔ)能單元所具有的魅力:它們的物理觸點(diǎn)和連接器。無論是微型電池的微安和毫安,還是電動(dòng)汽車大型備用系統(tǒng)的數(shù)百安培,如何將電池連接到電池電路都是至關(guān)重要的。

在某些情況下,需要進(jìn)行微小的機(jī)械配合;在其他情況下,這是一種明顯的機(jī)械連接,必須在具有挑戰(zhàn)性的振動(dòng)、極端溫度等環(huán)境中可靠且始終如一地承載數(shù)百安培的低電阻。歐姆定律說明了一切:當(dāng)您有幾百安培的電流通過幾毫歐的接觸電阻時(shí),您只是浪費(fèi)了來自電池的電壓和功率的重要部分,而電池可能提供相對(duì)適中的標(biāo)稱電壓,并且您還散發(fā)出數(shù)十瓦或更多的熱量。

一些電池連接器似乎相當(dāng)簡單,例如傳統(tǒng)上用于 12V 鉛酸汽車電池接線柱的連接器,無論是單電纜還是多電纜,圖 1。

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圖 1連接器上的基本 12V 汽車電池夾對(duì)于將數(shù)百安培的電流傳遞給汽車的電氣子系統(tǒng)至關(guān)重要,并且具有低接觸電阻,無論是基本的單電纜版本(頂部)或多電纜變體(底部)。(圖片來源:國家汽車零部件協(xié)會(huì)/NAPA;National Luna/南非)

(請(qǐng)注意,我說的是“直截了當(dāng)”而不是說“微不足道”,因?yàn)槎嗄陙砦覍W(xué)到的許多事情之一就是沒有微不足道的組件。無論該組件的外觀或功能,需要大量的技術(shù)、材料科學(xué)、設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)和制造知識(shí),才能以合理的成本可靠地工作。)

面臨挑戰(zhàn)的不僅僅是“重型”連接器,當(dāng)您需要串聯(lián)或并聯(lián)多個(gè)電池時(shí),即使是非常低的電壓或電流水平,電池連接問題也會(huì)變得更加復(fù)雜。例如,我最近開了一個(gè)便宜的、有 20 多年歷史的“贈(zèng)品”科學(xué)計(jì)算器,它仍在使用原來的電池;誠然,顯示器變暗了,但我仍然對(duì)它的工作印象深刻。(我為什么要這樣做?只是通常的工程好奇心,再加上總是受歡迎的機(jī)會(huì)來拆開不一定需要重新組裝成工作單元的東西。)

在里面我發(fā)現(xiàn)了兩個(gè)串聯(lián)的紐扣電池(AG12,相當(dāng)于386尺寸),它們被輕微腐蝕,但仍然能夠?yàn)橛?jì)算器提供足夠的電力。我發(fā)現(xiàn)最有趣的是兩個(gè)電池是如何電連接的。如果我一直在進(jìn)行設(shè)計(jì),我可能會(huì)使用兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)紐扣電池座,然后通過分立的電線串聯(lián)連接,或者如果我使用表面貼裝電池座,則使用 PC 板軌道。

取而代之的是,這個(gè)計(jì)算器有一個(gè)按鈕電池座,與我以前見過的任何不同,我已經(jīng)“剖析”了許多按鈕和硬幣供電的設(shè)備。支架的設(shè)計(jì)不僅可以容納電池,還可以提供所需的串聯(lián)連接,圖 2。為此,有一個(gè)小金屬條(我猜是打孔的)承擔(dān)著將左側(cè)電池的邊緣(+ 端子)連接到右側(cè)電池的底部(- 端子)的多重職責(zé),而無需互連電線、焊點(diǎn)或其他部件。

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圖 2串聯(lián)紐扣電池座(在突出顯示的橢圓中):注意左側(cè)電池的圓周觸點(diǎn)如何也成為與右側(cè)電池的互連以及其底部的觸點(diǎn)。(黃白色區(qū)域不是腐蝕或變色,而是光的反射。)(圖片來源:作者)

更好的是,底部的連接器端有微小的尖頭,它們向上伸出并與電池接觸,并且可以刺穿用戶皮膚上的任何表面油、氧化層、薄膜或類似物。對(duì)我來說,這似乎比大多數(shù)紐扣/紐扣電池座的扁平標(biāo)簽更好,后者提供了相對(duì)較大的表面積(好),但由于壓力不足,通常不能完全接觸(壞)。

由于串聯(lián)使用兩個(gè)電池并不是一種不尋常的配置,我認(rèn)為這個(gè)簡單的串聯(lián)連接的混合角色支架是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目??赡苁沁@樣,但我在研究構(gòu)成系統(tǒng)的小而重要的部件( Keystone Electronics Corp.)時(shí)使用的“轉(zhuǎn)到”參考源的相關(guān)目錄頁面中沒有看到它。當(dāng)然,這可能是其他供應(yīng)商的標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目,但我的好奇心在研究需要的時(shí)候被克服了。

您是否曾見過或使用過電池連接器(無論是小型、中型還是大型),它的基本功能之外的巧妙之處給您留下了深刻的印象?相反,您是否曾經(jīng)為未確定型號(hào)或供應(yīng)商的電池連接器尋找伴侶而感到沮喪,甚至不得不即興創(chuàng)作?

Bill Schweber是一名 EE,他撰寫了三本教科書、數(shù)百篇技術(shù)文章、意見專欄和產(chǎn)品特性。

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