Este es el capítulo B de la nota C02 sobre radios tácticas y militares, que toma el perfil de funcionamiento del capítulo A y lo convierte en un diseño de pack: cuántas células, qué capacidad y qué margen necesita la radio para cumplir su misión. Sigue la secuencia que un ingeniero emplea realmente - definir la misión y la convención de servicio, convertir los tres estados de funcionamiento en una corriente media, elegir la configuración de células para la tensión requerida, aplicar las reducciones por frío y fin de vida, comprobar los límites de pulso y térmicos, y luego definir el sistema de carga en campo. Se muestran dos ejemplos numéricos completos: una radio portátil bajo la convención 5-5-90 y una radio de patrulla bajo la convención 1:9. Cada número en ellos se etiqueta explícitamente como ilustrativo y se construye a partir de corrientes en el rango de hojas técnicas publicadas, no una especificación de un producto con nombre; los valores vinculantes de un proyecto real son la propia hoja técnica de la radio y el plano de pack acordado.
Dato clave 1. El dimensionamiento empieza por la misión, no por la etiqueta mAh. Las entradas son las corrientes de la radio en espera, recepción y transmisión, la convención de servicio que las pondera, la autonomía requerida en horas y la temperatura de funcionamiento. En el campo aparecen dos convenciones: 5-5-90 (5 por ciento transmisión, 5 por ciento recepción, 90 por ciento espera) y 1:9 (una parte transmisión, nueve partes recepción, sin espera separada). Las cifras de autonomía solo son comparables cuando coinciden convención y temperatura.
Dato clave 2. La corriente media es una suma ponderada, y la capacidad es la corriente media multiplicada por las horas. En el ejemplo ilustrativo portátil siguiente, unas corrientes de 0,08 A en espera, 0,3 A en recepción y 1,6 A en transmisión bajo 5-5-90 dan una media de 0,167 A, por lo que un turno de diez horas necesita 1,67 Ah de carga. El estado de transmisión solo ocupa el 5 por ciento del tiempo, pero aporta cerca de la mitad de la corriente media, razón por la que la autonomía de un gran hablador diverge pronto de la cifra publicada.
Dato clave 3. El número de células lo fija la tensión. Cada célula de níquel sellada es de 1,2 V, por lo que seis células dan 7,2 V, ocho 9,6 V, diez 12 V y doce 14,4 V. Los packs portátiles profesionales suelen ser de 7,2 V o 9,6 V, mientras que los sistemas de campo y manpack más grandes emplean configuraciones superiores. El rango de batería aceptado por la radio, no solo el cargador, determina qué configuración es legal para el diseño.
Dato clave 4. La capacidad nominal debe superar la cifra de misión porque la capacidad utilizable se encoge. El frío reduce el rendimiento de descarga y un pack pierde capacidad durante su vida, por lo que el diseño aplica factores de reducción y mantiene un margen. En el ejemplo numérico, la necesidad de misión de 1,67 Ah se divide por factores ilustrativos de frío y fin de vida de 0,85 cada uno, dando una capacidad nominal requerida de unos 2,31 Ah antes de elegir una célula estándar.
Dato clave 5. El pack es un conjunto mecánico y de seguridad, no solo células. Debe entregar el pulso de transmisión sin que la tensión se desplome, controlar su temperatura en carga y descarga, y llevar protección como un PTC y un fusible rearmable dentro de la geometría definida de la radio. La carga en campo se define al mismo tiempo, incluida la carga vehicular desde el bus MIL-STD-1275 de 28 V y los eliminadores de batería que sacan la batería por completo del camino de carga.
La primera decisión de diseño es qué convención de servicio representa al usuario. La convención 5-5-90 procede de la práctica móvil terrestre y se construye en torno a largos periodos de espera con llamadas cortas, lo que encaja con una portátil llevada durante un turno. La convención 1:9 procede de la práctica HF y de patrulla, donde la radio escucha continuamente y transmite periódicamente, sin estado de espera separado. La temperatura se registra junto con la convención porque una medida fría o caliente cambia el resultado, y la autonomía requerida se expresa en horas a partir de la misión en vez de inferirse de un titular de un competidor. Un pack dimensionado con la convención equivocada será o innecesariamente grande o insuficiente en la misión real.
Fijadas las tres corrientes de estado y la convención, la corriente media es la suma ponderada de los estados, y la carga de misión es esa media multiplicada por las horas. El ejemplo ilustrativo portátil utiliza corrientes de 0,08 A en espera, 0,3 A en recepción y 1,6 A en transmisión, todas presentadas como valores ilustrativos en el rango de radios portátiles publicadas y no como medidas de un producto. Bajo 5-5-90 la media es 0,05 veces 1,6 para transmisión, más 0,05 veces 0,3 para recepción, más 0,90 veces 0,08 para espera, lo que equivale a 0,167 A. Para un turno de diez horas la carga requerida es 0,167 veces 10, o 1,67 Ah.
La ponderación explica por qué los cambios de servicio importan tanto. El segmento de transmisión solo ocupa el 5 por ciento del tiempo, pero aporta 0,08 A a la media de 0,167 A, cerca de la mitad; un usuario que transmite el 10 por ciento en vez del 5 por ciento mueve la media hacia arriba aunque el turno y la radio no cambien. Este es el mecanismo tras la advertencia de que una autonomía publicada es un resultado dependiente de la convención, y por eso el patrón de habla real se recoge antes de dimensionar en vez de asumirse de una hoja técnica.
Una vez conocida la necesidad de carga, el número en serie se elige a partir de la tensión. La célula de níquel sellada es de 1,2 V nominal, por lo que el cálculo es directo: seis células en serie dan 7,2 V, ocho 9,6 V, diez 12 V y doce 14,4 V. Las ramas en paralelo aumentan la capacidad donde la geometría lo permite, pero la tensión siempre la fija el número en serie. Una portátil cuya electrónica acepta un rango en torno a 6 a 9,6 V se diseña típicamente en torno a un pack de seis células 7,2 V, mientras que un manpack o sistema de campo puede necesitar una configuración superior. El número elegido debe quedar dentro del rango de entrada aceptado durante toda la descarga, incluida la tensión más baja al final de la carga, y no solo en el nominal.
| Células en serie | Tensión nominal | Función típica del pack |
|---|---|---|
| 6 | 7,2 V | Radios portátiles profesionales |
| 8 | 9,6 V | Packs portátiles de alta tensión |
| 10 | 12 V | Sistemas de campo y accesorios |
| 12 | 14,4 V | Packs manpack y de nivel superior |
La cifra de misión es carga utilizable, pero la capacidad nominal es mayor porque dos efectos reducen lo que el pack puede entregar. El frío ralentiza la reacción electroquímica y baja la capacidad efectiva, y durante la vida el pack pierde capacidad por ciclos y envejecimiento. El diseño aplica factores de reducción para cubrir ambos y mantiene un margen para la variación. En el ejemplo ilustrativo se aplican factores de 0,85 por frío y 0,85 por fin de vida, por lo que la fracción utilizable es 0,85 veces 0,85, o 0,7225; la capacidad nominal requerida es la necesidad de misión de 1,67 Ah dividida por 0,7225, que es unos 2,31 Ah. Una célula estándar igual o por encima de esa cifra, en la geometría requerida, se elige entonces.
La capacidad sola no basta: el pack debe entregar el pulso de transmisión manteniendo la tensión por encima del corte de la radio. El diseño comprueba la curva de descarga a la corriente de transmisión, incluido el pulso corto de alta corriente en el peor estado de carga, y confirma que la temperatura del pack se mantiene dentro de los límites bajo pulsos repetidos. La protección se integra en el conjunto: un PTC limita la corriente en fallo o sobretemperatura, a un fusible rearmable cubre la sobrecorriente, y la geometría y retención del pack mantienen células y contactos seguros bajo choque y vibración. La protección se dimensiona al pulso real de la radio y no a un pico genérico, y la carcasa es la forma definida de la radio, por lo que el pack no puede reemplazarse por células sueltas.
Los packs de níquel necesitan un régimen de carga definido porque la sobrecarga calienta las células; un cargador termina ante el cambio negativo de tensión o la característica de subida de temperatura del níquel y controla la tasa de carga para uso en campo. La carga vehicular funciona desde el bus militar de 28 V según MIL-STD-1275, cuyos transitorios, picos y sobretensiones se tratan antes del cargador, y un eliminador de batería hace que la radio funcione directamente del suministro vehicular para que la batería no ciclos durante la operación montada. Las plataformas aéreas emplean en cambio MIL-STD-704. El cargador y el eliminador forman parte del paquete de diseño del pack y no son ocurrencias tardías, porque un pack que no puede recargarse en campo no entrega su autonomía calculada.
La misma secuencia bajo la convención de patrulla muestra cómo las entradas cambian el resultado. La radio de patrulla ilustrativa consume 4 A en transmisión y 0,5 A en recepción, presentados como valores ilustrativos en el rango de radios manpack de mayor potencia. Bajo 1:9 la media es 0,1 veces 4 más 0,9 veces 0,5, o 0,85 A; una patrulla de ocho horas necesita por tanto 6,8 Ah. Aplicar la misma reducción de 0,7225 da una capacidad nominal requerida de unos 9,4 Ah, el mismo cálculo que la portátil pero a una capacidad mucho mayor porque la convención no tiene estado de espera y la corriente de transmisión es más alta. Esto refleja el ejemplo publicado de un manpack de patrulla desplegado cuyo proveedor ofrece un pack NiMH de 13 Ah valorado en unas 50 horas bajo 1:9, a la vez que muestra por qué una capacidad estándar única no puede reutilizarse entre convenciones sin volver a comprobar la cuenta.
| Entrada de diseño | Por qué se necesita |
|---|---|
| Corrientes espera / recepción / transmisión | Construir la corriente media de tres estados |
| Convención de servicio y patrón de habla | Ponderar los estados; elegir 5-5-90 o 1:9 |
| Autonomía en horas y temperatura | Fijar la carga de misión y la reducción por frío |
| Rango de tensión aceptado y geometría | Fijar el número en serie y la carcasa |
| Corriente de pulso y sistema de carga | Comprobar desplome de tensión y recarga en campo |
El método de dimensionamiento se aplica donde un pack de níquel sellado encaja de verdad, y el alcance se expone honestamente en vez de estirarse. Las portátiles estadounidenses de primera línea están diseñadas en torno a packs de litio, por lo que Weijiang no presenta estos cálculos como un sustituto del litio para radios de combate desplegadas. Las aplicaciones realistas son radios de entrenamiento y guarnición, HF de patrulla donde el proveedor ofrece NiMH, packs profesionales y de seguridad, accesorios y compradores sensibles a la logística que valoran el envío no restringido bajo UN 3496 e IATA A199. Dentro de ese alcance la misma secuencia de número de células, capacidad y reducción produce un pack defendible, con los valores exactos siempre ligados a la hoja técnica de la radio y no trasladados de otro proyecto.
Porque los mAh son capacidad nominal, no el resultado de misión. La autonomía depende de la convención de servicio, la temperatura y las reducciones, y dos packs con los mismos mAh pueden diferir en tensión, geometría y capacidad de pulso. El diseño reconstruye la corriente media y la capacidad nominal requerida a partir de las entradas reales de la radio en vez de emparejar una etiqueta.
Más de lo que sugiere su fracción de tiempo. En el ejemplo ilustrativo 5-5-90, el segmento de transmisión del 5 por ciento aporta cerca de la mitad de la corriente media porque su corriente está muy por encima de espera y recepción. Duplicar el tiempo de habla eleva por tanto la media de forma notable y acorta la autonomía incluso con el mismo pack.
Porque solo una fracción de la capacidad nominal es utilizable. Si los factores de frío y fin de vida dejan disponible el 0,7225 de la capacidad, la capacidad nominal debe ser la necesidad de misión dividida por 0,7225, no multiplicada; multiplicar dimensionaría un pack demasiado pequeño. Los factores mismos dependen de la célula y el proveedor y se acuerdan en vez de asumirse.
Un eliminador de batería puede, al hacer funcionar la radio directamente desde el bus vehicular de 28 V y sacar la batería del camino de carga; un cargador vehicular en cambio recarga la batería instalada. El primero debe tratar los transitorios de MIL-STD-1275 y el segundo debe seguir la terminación de carga del níquel, por lo que ambos se especifican por separado.
La retención, los contactos y el sellado de la radio están diseñados en torno a una forma de pack, y las clasificaciones ambientales suponen la carcasa correcta. Una célula genérica o un pack sobredimensionado no pueden cumplir los requisitos de retención y entrada, por lo que el pack se construye con la geometría definida incluso cuando la capacidad eléctrica podría lograrse de otro modo.
Las convenciones de servicio y el perfil 5-5-90 están documentados en material de fabricantes e industria, y la convención 1:9 aparece en hojas técnicas de proveedores de patrulla y HF. Las corrientes usadas en los ejemplos son valores ilustrativos en el rango de hojas técnicas de radios publicadas, y cada número calculado se muestra como un cálculo y no como una medida de un producto con nombre; el ejemplo de patrulla se contrasta con el manpack desplegado publicado que ofrece un pack NiMH de 13 Ah bajo 1:9. Las configuraciones de tensión siguen a la célula de níquel sellada de 1,2 V, y la práctica de terminación de carga sigue las referencias técnicas de las células de níquel. La potencia vehicular y aérea remite a MIL-STD-1275 y MIL-STD-704, y las células y packs de níquel se califican según IEC 61951-2 e IEC 62133-1 y se envían bajo UN 3496 con la vía aérea no restringida IATA A199. No se han inventado estadísticas.
Weijiang Power suministra células NiMH selladas y packs NiMH ensamblados para radios tácticas de entrenamiento, guarnición y patrulla y packs de seguridad profesionales, dimensionados a partir de las corrientes, convención de servicio, autonomía y temperatura de la radio y construidos en su geometría con protección PTC y de fusible rearmable. Las células se califican según IEC 61951-2 e IEC 62133-1 y los packs se envían bajo UN 3496. Envíenos el modelo de radio, rango de tensión aceptado, corrientes de estado, convención de servicio, autonomía, temperatura y sistema de carga, y trabajaremos la corriente media, número de células, capacidad nominal reducida y diseño de pulso y apoyaremos las pruebas para su evaluación. Vea la gama de productos NiMH de Weijiang para formatos de packs estándar, o contacte con nuestro equipo OEM con la especificación de la radio y el perfil de carga.
