Kertas A dalam siri ini telah melakar profil beban bateri di dalam terminal pegang tangan marin AIS dan GMDSS: tempoh sedia yang lama, denyut penghantaran arus tinggi yang singkat, dan bateri primer peraturan yang mesti sedia serta-merta selepas bertahun-tahun di rak. Kertas B ini beralih dari prinsip kepada pemilihan dan reka bentuk, ditujukan kepada jurutera OEM dan pembeli peralatan marin yang perlu menentukan pek bateri boleh cas semula dan antara muka pengecasan untuk radio VHF pegang tangan harian, di atas kapal atau latihan, atau peranti AIS mudah alih, tanpa mengelirukan produk ini dengan bateri ganti primer tertutup bertarikh yang sebenarnya diperlukan oleh Sistem Keselamatan dan Keselamatan Maritim Global (GMDSS). Aritmetik kitar tugas, angka kapasiti dan lengkung voltan dalam artikel ini adalah contoh kejuruteraan terjawab yang dilabel jelas sebagai illustrative (gambaran); rujukan piawai dan masa operasi diambil dari dokumen sumber, dan nilai pensijilan sebenar peralatan sentiasa mengikut sijil kelulusan jenisnya.
Fakta utama 1. Resolusi IMO MSC.149(77) dan IEC 61097-12 mensaiz bateri primer radio VHF dua hala bot penyelamat untuk beroperasi 8 jam pada kuasa kadaran maksimum pada kitar tugas 1:9 (6 saat hantar, 6 saat terima di atas ambang buka squelch, 48 saat terima di bawah ambang). Panduan MSIS UK mengesyorkan minimum 8 jam, sebaiknya 24 jam.
Fakta utama 2. AIS-SART ditadbir oleh IEC 61097-14, sejajar dengan IMO MSC.246(83), menggunakan syor ITU-R M.1371 pada saluran AIS 161.975 MHz dan 162.025 MHz. Unit AIS-SART komersial tipikal menghantar kira-kira 96 jam pada litium primer tertutup; AIS-MOB peribadi beroperasi kira-kira 48 jam pada 1 W.
Fakta utama 3. Sel NiMH tertutup tunggal adalah 1.2 V nominal, jadi enam sel sesiri memberi 7.2 V dan lapan sel memberi 9.6 V. Kapasiti pek disais mengikut arus purata kitar tugas dan voltan keadaan sejuk/akhir hayat, bukan hanya arus puncak penghantaran.
Fakta utama 4. Sel NiMH tertutup mudah alih diliputi oleh IEC 61951-2 untuk prestasi, IEC 62133-1 untuk keselamatan sistem nikel, dan UN 3496 untuk pengangkutan. Peruntukan khas IATA A199 mengesahkan NiMH tidak tertakluk kepada sekatan barang berbahaya litium. Radio marin lazimnya dimeterai IPX7 (rendaman 1 m) di bawah IEC 60529.
Fakta utama 5. Bateri ganti litium primer bertarikh peraturan tidak boleh diganti dengan pek NiMH boleh cas semula. Sebagai contoh Icom BP-234 ialah pek litium primer 9.0 V/3300 mAh, IPX7 apabila dipasang, dan mesti digunakan dengan IC-GM1600E untuk memenuhi GMDSS. NiMH tertutup adalah untuk radio harian/atas kapal/latihan yang kekal pada buaian cas.
Keputusan pemilihan paling penting berlaku sebelum sebarang pengiraan kapasiti: menentukan apa sebenarnya bateri itu. Peranti kecemasan tertutup—radio VHF dua hala yang dibawa ke bot penyelamat, AIS-SART yang dipasang pada pendakap, suar AIS-MOB pada jaket keselamatan—tertakluk kepada piawai prestasi peraturan dan dibekalkan dengan bateri litium primer tertutup bertarikh, dengan meterai anti-gangguan atau pengedap tidak boleh ditukar. Bateri itu mesti sedia serta-merta selepas lebih dua tahun di rak untuk VHF, dan lazimnya enam hingga lapan tahun untuk suar AIS tipikal, kemudian diganti pada tarikh luputnya. Ia tidak boleh dicaskan, dan pek NiMH boleh cas semula tidak boleh dijual sebagai pengganti.
Kes penggunaan boleh-cas yang sah adalah segala-galanya di sekeliling peranti tertutup itu: radio VHF pegang tangan harian di rumah kemudi, di geladak dan dalam bot kerja, AIS mudah alih untuk pemindahan jurumudi dan dermaga, armada latihan, dan radio GMDSS «kit penuh» yang dihantar pengeluar dengan pek boleh cas dan buaian sebagai tambahan kepada bateri primer tertutup. Ini adalah radio yang dicas, dilatih, digilir dan diguna semula setiap hari, dan panduan penyelarasan GMDSS secara jelas menggalakkan penggunaan praktikal yang kerap. NiMH tertutup sesuai dengan peranan ini kerana ia menahan pengendalian kasar dan nyahcas cetek, memberi tindak balas denyut yang rata dan boleh diramal, bebas litium dalam pengangkutan, dan pulih selepas pendedahan sejuk yang akan mengganggu dengan teruk kimia berimpedans lebih tinggi. Jadual di bawah mengukuhkan sempadan ini sebelum reka bentuk bermula.
| Peranti dan peranan | Kimia bateri dan asas reka bentuk |
|---|---|
| Radio VHF dua hala bot penyelamat (unit kecemasan tertutup) | Litium primer tertutup; meterai dan tarikh; 8 jam pada 1:9 di bawah MSC.149(77)/IEC 61097-12; storan bertahun-tahun; cth Icom BP-234 9.0 V/3300 mAh, IPX7 |
| Suar AIS-SART dan AIS-MOB peraturan | Litium primer tertutup; unit contoh SART ~96 jam, MOB ~48 jam; IEC 61097-14, MSC.246(83), ITU-R M.1371; storan bertahun-tahun |
| Radio VHF pegang tangan harian/atas kapal/latihan | NiMH tertutup atau Li-ion boleh cas; dicas pada buaian, digilir dan dilatih; disais untuk jam syif, bukan storan bertahun-tahun |
| AIS mudah alih/pegang tangan untuk rumah kemudi dan bot kerja | NiMH tertutup atau Li-ion boleh cas; dikuasakan kapal atau buaian ketika operasi; profil denyut sedia→hantar sama seperti radio penyelamat |
| Bekas bateri alkali/kering ganti | Banyak radio menerima bekas AA tertutup (cth LR6 × 5); ganti kecemasan berguna tetapi bukan pengganti bateri primer peraturan bertarikh |
Radio VHF pegang tangan menarik tiga arus yang sangat berbeza. Ketika menghantar, ia mesti membekalkan arus di belakang kuasa RF—kira-kira 1 A untuk radio pegang tangan 2 W tipikal—ditambah beban logik dan audio. Ketika menerima di atas ambang buka squelch, ia menarik kira-kira 120 hingga 200 mA, dan dengan squelch tertutup/sedia ia mungkin hanya 20 hingga 50 mA. Bingkai beban bot penyelamat IEC 61097-12 adalah model yang mudah dan konservatif untuk radio harian juga: enam saat hantar, enam saat terima di atas ambang, 48 saat di bawah ambang, berulang setiap 60 saat. Arus purata kitar tugas ialah jumlah berpemberat bagi keadaan tersebut dalam satu bingkai:
I_avg = (6 s × I_tx + 6 s × I_rx + 48 s × I_stdby) / 60 s
Dengan nilai gambaran hantar 1.0 A, terima aktif 0.15 A, sedia 0.03 A, puratanya ialah (6 × 1.0 + 6 × 0.15 + 48 × 0.03) / 60 = 8.34 / 60 = 0.139 A, kira-kira 139 mA. Jumlah cas yang mesti disampaikan pek ialah arus purata didarab sasaran masa operasi. Sasaran peraturan VHF ialah 8 jam, dan MSIS UK memberi minimum 8 jam dan sebaiknya 24 jam untuk radio penyelamat beroperasi; pereka pek harian yang bijak mengambil 24 jam sebagai sasaran pilihan, kerana radio harian yang tidak semestinya dikembalikan ke buaian mesti bertahan melalui syif panjang. Pada 139 mA, lapan jam memerlukan kira-kira 1.11 Ah jumlah cas dan 24 jam kira-kira 3.34 Ah. Ini adalah nilai sebelum penurunan kadar; sel yang dipilih dalam Langkah 3 akan lebih besar.
Rajah 1. Urutan pemilihan dan pensaizan enam langkah untuk pek boleh cas radio marin pegang tangan (urutan reka bentuk gambaran, bukan prosedur pengeluar).
Sebelum memilih kapasiti, panjang sesiri mesti sepadan dengan tetingkap voltan radio dan potongan voltan rendah. Sel NiMH tertutup adalah 1.2 V nominal, mencapai kira-kira 1.42 V apabila baru dicas penuh, dan dianggap kosong berhampiran 1.0 V. Kebanyakan radio marin komersial dibina sekitar salah satu daripada dua peringkat voltan. Peringkat 7.2 V—voltan nominal yang sama dengan pek litium dua sel, Icom BP-265 ialah contoh Li-ion 7.2 V—sepadan dengan enam sel NiMH sesiri; pek enam sel berjalan dari kira-kira 8.5 V ketika baru ke kira-kira 6.0 V ketika kosong. Peringkat 9 V, termasuk set yang bateri primer peraturannya ialah Icom BP-234 9.0 V, sepadan dengan lapan sel NiMH sesiri, berjalan dari kira-kira 11.4 V baru ke kira-kira 8.0 V kosong. Cabang selari selepas itu ditambah hanya untuk kapasiti dan perkongsian arus, bukan untuk voltan.
| Konfigurasi NiMH | Voltan nominal/baru/kosong | Peringkat radio tipikal |
|---|---|---|
| 6S (enam sesiri) | 7.2 V/8.5 V/6.0 V | VHF pegang tangan peringkat 7.2 V (peringkat biasa setara Li-ion 2S); potongan mesti di bawah voltan denyut 6S sejuk |
| 8S (lapan sesiri) | 9.6 V/11.4 V/8.0 V | Radio peringkat 9 V dan ganti bateri primer 9 V (cth peringkat BP-234 9.0 V) |
| Tambah cabang selari (nP) | Voltan tidak berubah; kapasiti dan arus denyut dikongsi | Guna 2P, 3P untuk mencapai kapasiti syif dan membahagi dua arus denyut setiap sel |
Pereka pek mesti mengesahkan potongan sebenar radio, bukan menganggapnya. Potongan terlalu tinggi mengisytiharkan bateri kosong sementara cas boleh guna masih ada; potongan terlalu rendah boleh mendorong sel ke dalam nyahcas dalam semasa penghantaran panjang ketika sejuk. Sel sesiri harus dipadankan daripada kelompok pengeluaran yang sama, dan pek harus dibina supaya sel lemah atau terbalik tidak terdorong ke dalam penyongsangan dalam semasa syif panjang.
Jumlah cas dalam Langkah 1 bukan kapasiti nominal sel, kerana pek mesti menyampaikan cas itu pada akhir hayat, di geladak sejuk, di bawah denyut hantar yang menarik voltan ke bawah, dan dengan margin reka bentuk masih ada. Menggunakan faktor gambaran—kapasiti boleh guna pada -20 °C kira-kira 0.85, titik nominal akhir hayat kira-kira 0.85, margin reka bentuk 1.15—nisbah kebolehgunaan gabungan adalah kira-kira 0.63. Maka sasaran 8 jam iaitu 1.11 Ah memerlukan pek nominal kira-kira 1.8 Ah, dan sasaran 24 jam pilihan iaitu 3.34 Ah memerlukan kira-kira 5.3 Ah. Dalam amalan, pereka mencapainya dengan sel AA arus tinggi standard atau sel sub-C/SC yang lebih besar: enam sel AA arus tinggi dalam satu rentetan sesiri (kira-kira 2.0 Ah) hampir tidak memenuhi nilai 8 jam selepas penurunan sejuk dan akhir hayat, jadi 6S2P AA (kira-kira 4.0 Ah) ialah reka bentuk 8 jam yang selesa, manakala 6S3P AA (kira-kira 6.0 Ah) atau 6S2P sub-C/SC berkapasiti tinggi memenuhi nilai 24 jam pilihan.
| Sasaran masa (gambaran) | Jumlah cas pada 139 mA | Nominal selepas faktor ~0.63 | Pek tipikal |
|---|---|---|---|
| 8 jam (minimum peraturan VHF) | ~1.11 Ah | ~1.8 Ah | 6S1P AA arus tinggi hampir tidak cukup; 6S2P AA (~4.0 Ah) selesa |
| 24 jam (pilihan operasi) | ~3.34 Ah | ~5.3 Ah | 6S3P AA (~6.0 Ah) atau 6S2P sub-C/SC berkapasiti tinggi |
Denyut hantar ialah sebab kedua untuk mensaiz lebih besar. Pada rentetan 1 A, 7.2 V, sel AA 2.0 Ah tunggal diminta kira-kira 0.5 C dalam ledakan hantar; ini dalam kemampuan sel arus tinggi tetapi pada sejuk menyebabkan kejatuhan voltan yang ketara, dan kejatuhan lebih dalam di penghujung syif apabila cas sudah rendah. Pereka oleh itu menentukan sel arus tinggi berintangan rendah, menambah cabang selari untuk membahagi dua arus denyut setiap sel, dan mengesahkan bahawa pada penghujung denyut paling sejuk, akhir hayat, voltan pek kekal di atas potongan radio. Lengkung voltan gambaran di bawah menunjukkan pek merosot secara beransur-ansur sepanjang syif 24 jam dengan lekukan berkala ketika hantar, tetapi kekal di atas potongan; lengkung sebenar adalah khusus kepada radio dan sel dan mesti diukur, bukan diandaikan.
Rajah 2. Voltan pek sepanjang syif 24 jam dengan denyut hantar berkala; pek disais untuk kekal di atas potongan pada denyut paling sejuk, akhir hayat (gambaran, bukan ukuran sebenar).
Strategi pengecasan adalah sebahagian produk bateri, bukan tambahan kemudian. Pengesanan penuh NiMH bergantung pada kejatuhan voltan -delta V yang khas dan kenaikan suhu dT/dt, disokong pemasa keselamatan; untuk buaian marin di mana kebolehpercayaan lebih penting daripada kelajuan, pendekatan konservatif ialah cas malam 0.1 C terkawal (kira-kira 14 hingga 16 jam) diikuti penyelenggaraan titisan C/20 hingga C/40, cukup lembut untuk radio kekal pada buaian tanpa memanaskan sel. Pengecasan harus dilarang di luar kira-kira 0 hingga 45 °C, supaya pek yang kembali dari geladak beku atau bekas rakit hangat kembali ke suhu bilik sebelum dicas; pek lazimnya mempunyai termistor supaya buaian boleh menguatkuasakannya. Buaian menerima DC 12 V atau 24 V kapal melalui modul cas, menggunakan sesentuh tahan kakisan atau bersadur emas yang tidak tersangkut dalam udara masin, dan mengekalkan pengedap IPX7 apabila radio didok.
Di dalam pek, sel menggunakan lidah dikimpal bukan klip spring, sel yang dipadankan, tiub pengecut haba dan kusyen hentakan, supaya ujian jatuh dan getaran IEC 60945 dan IEC 61097-12 tidak memutuskan sambungan; fius haba atau unsur pelindung set-semula menghalang litar pintas luaran dan arus lebih, manakala perumah menggunakan gasket, salur pelepas dan penahan sel kukuh. Perumah luar sama seperti radio penyelamat: julat operasi -20 hingga +55 °C, rendaman mengikut keperluan IPX7 IEC 60529 (1 m selama 30 minit; peranti kecemasan sendiri 1 m minimum 5 minit di bawah IEC 61097-12), rintangan semburan garam, dan pengendalian oleh seseorang memakai sarung tangan sut rendaman. Setiap ciri ditentukan supaya radio harian berkelakuan seperti peranti keselamatan yang disokongnya.
Pek NiMH boleh cas semula untuk radio marin harian mengikut laluan pematuhan yang jelas tetapi sengaja terhad. Sel itu sendiri diliputi untuk prestasi dan dimensi sel NiMH tertutup mudah alih oleh IEC 61951-2, dan untuk keselamatan sel dan bateri tertutup mengandungi nikel oleh IEC 62133-1. Perumah peranti tertakluk kepada IEC 60945 untuk alam sekitar dan EMC, IEC 60529 untuk kod IP. Pengangkutan mudah: bateri NiMH dihantar di bawah UN 3496, dan peruntukan khas IATA A199 menganggapnya di luar peraturan barang berbahaya litium dengan syarat terminal dilindungi daripada litar pintas—satu kelebihan praktikal yang nyata berbanding litium untuk OEM yang menghantar radio dan alat ganti melalui udara. Namun, peranti kecemasan peraturan itu sendiri membawa tanda roda kemudi MED di bawah Arahan Peralatan Marin EU 2014/90/EU, dan kelulusan itu terikat pada peranti tertutup lengkap dan bateri primer bertarikhnya. Pek NiMH boleh cas semula tidak memanjangkan atau menggantikan sumber kuasa kecemasan bertanda roda kemudi, dan keduanya tidak boleh dicampur dalam lukisan, helaian data atau dakwaan pemasaran.
| Aspek | Rujukan untuk pek NiMH harian boleh cas semula |
|---|---|
| Prestasi dan dimensi sel | IEC 61951-2 (sel NiMH tertutup mudah alih, silinder, prismatik dan butang) |
| Keselamatan sel dan bateri | Keselamatan nikel IEC 62133-1; ujian pengangkutan sejajar amalan IEC 62281 |
| Alam sekitar dan penembusan | IEC 60945 alam sekitar/EMC marin; IEC 60529 IPX7 (1 m/30 minit); semburan garam, -20 hingga +55 °C |
| Pengangkutan | UN 3496; peruntukan khas IATA A199—di luar sekatan litium; perlindungan terminal |
| Sempadan kecemasan peraturan | Tanda roda kemudi MED di bawah Arahan 2014/90/EU kekal pada peranti tertutup dan litium primer bertarikh, tidak diganti oleh NiMH |
Tidak. Radio VHF dua hala bot penyelamat tertutup diwajibkan, di bawah IMO MSC.149(77) dan IEC 61097-12, untuk membawa bateri primer bertarikh yang memberikan 8 jam pada 1:9 selepas bertahun-tahun storan, lazimnya pek litium primer tertutup seperti Icom BP-234 (9.0 V/3300 mAh, IPX7 apabila dipasang). NiMH tertutup adalah untuk radio harian, atas kapal, latihan dan kit penuh yang dicas pada buaian dan dilatih dengan kerap, bukan sumber kecemasan tertutup peraturan.
Daripada arus purata kitar tugas dalam bingkai 60 saat: I_avg = (6 × I_tx + 6 × I_rx + 48 × I_standby) / 60. Dengan arus gambaran 1.0 A, 0.15 A, 0.03 A, kira-kira 139 mA. Darab dengan sasaran masa operasi (8 jam, atau 24 jam pilihan menurut MSIS UK), kemudian bahagi dengan faktor gabungan sejuk, akhir hayat dan margin reka bentuk (kira-kira 0.63 dalam contoh terjawab). Sebelum memilih konfigurasi sel standard, ini memberi kira-kira 1.8 Ah nominal untuk 8 jam dan 5.3 Ah untuk 24 jam.
Setiap sel NiMH tertutup adalah 1.2 V nominal. Enam sesiri memberi 7.2 V (baru kira-kira 8.5 V, kosong 6.0 V) dan sesuai untuk radio pegang tangan peringkat 7.2 V, peringkat nominal yang sama dengan pek Li-ion 2S. Lapan sesiri memberi 9.6 V (baru kira-kira 11.4 V, kosong 8.0 V) dan sesuai untuk radio peringkat 9 V seperti peringkat bateri primer BP-234 9.0 V. Cabang selari ditambah hanya untuk kapasiti dan perkongsian arus denyut, dan potongan voltan rendah radio mesti disahkan terhadap voltan pek sejuk, akhir hayat.
Ya, tetapi dengan penurunan kadar yang disengajakan. Sejuk meningkatkan intangan dalaman dan merendahkan kapasiti boleh guna dan voltan hujung denyut, jadi pereka menggunakan sel arus tinggi berintangan rendah, mensaiz pek lebih besar, menambah cabang selari untuk merendahkan arus denyut setiap sel, dan mengesahkan radio tidak pernah mencapai potongan semasa hantar paling sejuk, akhir hayat. Pek harus dicas selepas kembali ke kira-kira 0 hingga 45 °C, bukan semasa beku.
Tidak untuk fungsi peraturan. AIS-SART di bawah IEC 61097-14 dan MSC.246(83) direka untuk menghantar kira-kira 96 jam, dan AIS-MOB peribadi kira-kira 48 jam, selepas bertahun-tahun storan tanpa latihan, jadi unit komersial menggunakan litium primer tertutup (seperti McMurdo SmartFind S5A, AMEC PLOMO-500, SAILOR 5052). Kimia boleh cas semula tidak dapat menjamin kesediaan tahap itu; AIS boleh cas semula terhad kepada transponder mudah alih yang dikuasakan dan dicas oleh kapal atau buaian.
Gunakan IEC 61951-2 untuk prestasi sel NiMH tertutup mudah alih, IEC 62133-1 untuk keselamatan nikel, IEC 60945 untuk alam sekitar/EMC marin, IEC 60529 untuk perlindungan IPX7, dan UN 3496 dengan IATA A199 untuk pengangkutan udara (tanpa sekatan barang berbahaya litium). Peranti kecemasan lengkap itu sendiri membawa tanda roda kemudi MED di bawah Arahan 2014/90/EU; kelulusan itu tidak dipindahkan kepada pek boleh cas semula.
Piawai prestasi dan petikan: Resolusi IMO MSC.149(77) dan IEC 61097-12 (radio VHF dua hala bot penyelamat; 8 jam pada 1:9; hayat storan bateri primer); Resolusi IMO MSC.246(83) dan IEC 61097-14 (AIS-SART); Syor ITU-R M.1371 (ciri teknikal AIS, 161.975/162.025 MHz); IEC 61108 (GNSS); IEC 62287 (AIS dipasang kapal kelas A/B); IEC 60945 (alam sekitar dan EMC peralatan navigasi dan radio marin); IEC 60529 (kod IP, IPX7); IEC 61951-2 (sel NiMH tertutup mudah alih); IEC 62133-1 (keselamatan sel nikel); UN 3496 dan IATA A199 (pengangkutan NiMH); Arahan EU 2014/90/EU (peralatan marin, tanda MED); MSIS UK Bab 12 (panduan minimum 8 jam, sebaiknya 24 jam).
Data produk perwakilan yang digunakan untuk mengukuhkan sempadan kimia: Icom BP-234 (9.0 V, 3300 mAh, litium primer, IPX7, digunakan dengan IC-GM1600E), Icom BP-265 (Li-ion 7.2 V), Icom BP-291 (bekas LR6 AA × 5), McMurdo SmartFind S5A AIS-SART (~96 jam, storan bertahun-tahun), AMEC PLOMO-500 AIS-SART, SAILOR 5052 AIS-SART. Semua pengiraan kapasiti, arus dan voltan dalam artikel ini adalah contoh kejuruteraan terjawab yang dilabel illustrative; nilai pensijilan sebenar peralatan mengikut sijil kelulusan jenis dan helaian data.
Weijiang Power mengilang pek bateri NiMH tertutup dan Li-ion serta buaian cas untuk peralatan pegang tangan marin dan industri OEM, termasuk pek boleh cas untuk radio VHF harian dan latihan, dan radio AIS mudah alih. Kami mensaiz setiap pek daripada arus purata kitar tugas, memadankan rentetan 6S atau 8S dengan tetingkap voltan radio, menentukan sel arus tinggi untuk denyut hantar sejuk, dan mereka bentuk buaian sekitar penamatan cas -delta V/dT atau 0.1 C, pengedap IPX7, dan rintangan garam, mengikut laluan IEC 61951-2, IEC 62133-1 dan UN 3496 (IATA A199). Kami tidak menggantikan bateri litium primer kecemasan tertutup bertarikh yang diperlukan GMDSS; kami membina perkakasan boleh cas yang memastikan kru terlatih dan armada radio harian beroperasi. Beritahu kami jalur frekuensi radio, kuasa hantar, kitar tugas, tetingkap voltan, julat suhu dan sasaran masa operasi, dan kami akan mensaiz pek dan antara muka pengecasan bersama. Kertas C akan beralih kepada ujian jenis, pensijilan dan rejim pengangkutan yang mesti dilalui oleh pek siap dan perantinya.
