Konstrukce přihrádky na baterie LiPo: vůle, teplo, komprese a přípustné bobtnání

Přihrádka na LiPo baterii by měla dělat víc než jen držet baterii na místě. Musí vyhovovat výrobním tolerancím, chránit pouzdro před koncentrovaným tlakem, kontrolovat pohyb, řídit teplo, chránit oblasti těsnění a kabelů a ponechat dostatek prostoru pro očekávané rozměrové změny po celou dobu životnosti produktu.

Správnou velikost komory nelze určit přidáním libovolné vůle k nominální tloušťce buňky. Návrháři produktů musí vyhodnotit kompletní baterii, minimální dostupný prostor krytu, chování montážních materiálů, provozní teplotu a očekávaný stav baterie po stárnutí.

Spolehlivý návrh se obvykle řídí čtyřmi principy:

• Přihrádku dimenzujte podle maximálních rozměrů hotového balení, nikoli podle jmenovitých rozměrů buněk sáčku.

• Zabraňte místnímu tlaku z žeber, šroubů, hran PCB, konektorů a tvrdých součástí.

• Použijte kontrolovanou retenci, aniž byste předpokládali, že každá buňka sáčku vyžaduje stejnou kompresi.

• Definujte přídavek bobtnání z dat dodavatele a ověření na úrovni zařízení spíše než univerzální procentuální nebo milimetrovou hodnotu.

Tato příručka vysvětluje, jak tyto principy aplikovat při navrhování prostoru pro LiPo baterie pro kompaktní elektronické zařízení.

Proč na designu bateriového prostoru záleží

LiPo pouzdrové články pomáhají návrhářům produktů efektivně využívat tenké, lehké a nepravidelné vnitřní prostory. Vak však poskytuje menší strukturální ochranu než pevný válcový článek nebo článek s kovovým pouzdrem.

Kryt se tak stává součástí integračního systému baterie.

Nevhodná přihrádka může způsobit problémy jako:

• Poškození sáčku při montáži

• Tlak z žeber skříně nebo nálitků šroubů

• Skřípnutí kabelu

• Rušení konektoru

• Pohyb baterie při pádech nebo vibracích

• Nadměrná teplota uvnitř uzavřeného produktu

• Deformace krytu po stárnutí baterie

• Namáhání displeje, PCB nebo krytu

• Potíže s vyjmutím baterie během servisu

• Variace mezi prototypem a produkčním přizpůsobením

Baterie, která se vejde do jednoho prototypového krytu, nemusí být nutně připravena k výrobě. Konstrukce musí zohledňovat největší povolenou baterii, nejmenší povolený prostor a odchylky v pěně, lepidle, štítcích, izolaci a montážní poloze.

Začněte s obálkou s hotovou baterií

Číslo modelu baterie často popisuje přibližnou tloušťku, šířku a délku článku pouzdra. Nemusí nutně popisovat kompletní sestavu nainstalovanou v produktu.

Hotová LiPo baterie může také obsahovat:

• Modul ochranného obvodu

• MOSFETy a další elektronické součástky

• Niklové záložky

• Izolační páska

• Vnější obal

• Lepidlo

• Označení

• Dráty

• Konektor

• NTC termistor

• Komunikace vede

• Oblasti složeného těsnění nebo poutka

Tyto komponenty mohou vytvářet výčnělky mimo hlavní tělo buňky. Plocha PCM může být tlustší než plocha aktivní buňky, zatímco konektor a kabel mohou vyžadovat další místo pro vedení.

Když jsou prioritou kompaktní rozměry, ZERNE's možnosti tenké lithium-polymerové baterie lze vyhodnotit podle dostupného prostoru, cílové kapacity, polohy konektoru a požadavků na ochranu. Výběr tenčí buňky však neodstraňuje potřebu tolerance a stárnutí.

Vypočítat vůli se zásobníkem tolerancí

Vůle prostoru pro baterii by se měla vypočítat z nejhorších rozměrů, nikoli z nominálních hodnot CAD.

Zjednodušený výpočet směru tloušťky lze vyjádřit jako:

Zbývající konstrukční rezerva = minimální hloubka oddělení − maximální tloušťka hotového balení − tloušťka izolace a bariéry − montážní vůle − plánovaný přídavek na rozměrovou změnu

Pokud je použita pěna nebo jiný stlačitelný retenční materiál, musí být také zahrnuta jeho instalovaná tloušťka a rozsah stlačení.

Stejný princip platí pro šířku a délku:

Minimální boční vůle = minimální dostupný rozměr krytu − maximální rozměr baterie − požadovaná montáž a posuv

Výsledek by měl zůstat přijatelný při nejhorší povolené kombinaci:

• Tolerance tloušťky baterie

• Tolerance lisování krytu

• Tolerance tloušťky pěny

• Tloušťka lepidla

• Tloušťka štítku a izolace

• pozice PCB

• Poloha nástavce šroubu

• Odsazení sestavy

• Změna materiálu související s teplotou

• Očekávaná změna rozměrů baterie

Nepředpokládejte, že každá maximální a minimální podmínka je stejně pravděpodobná. Formální analýza tolerance může používat stohování nejhorších případů, statistickou analýzu nebo obojí, v závislosti na riziku produktu a objemu výroby. Zvolená metoda by měla být zdokumentována.

Rozdělte přihrádku na funkční zóny

Jediná hodnota vůle dostatečně nepopisuje celý prostor baterie. Různé oblasti vyžadují různé zacházení.

Výkres baterie by měl identifikovat tělo hlavního článku, těsnicí hrany, PCM, výstup kabelu, konektor a jakékoli oblasti s omezeným tlakem. Zacházení s balíčkem jako s jednoduchým obdélníkovým blokem může skrýt důležité interferenční body.

Chraňte sáček před místním tlakem

LiPo sáček by se neměl opírat o ostré hrany, odkryté spojovací prvky, drsné povrchy nebo malé tvrdé výstupky.

Mezi potenciální tlakové body patří:

• Hroty šroubů

• Šroubovací nástavce

• Vstřikovaná žebra

• Rohy DPS

• Součástka vede

• Pouzdra konektorů

• Okraje plechu

• Špatně zarovnaná pěna

• Lepicí korálky

• Svorky na pouzdro

• Nečistoty zanechané během montáže

Místní tlak je více znepokojující než široký, rovnoměrně rozložený kontakt, protože síla je soustředěna na malou plochu.

Používejte ochranné zóny

Definujte ochranné zóny kolem:

• Obvod sáčku

• Těsnící hrany

• Složené záložky

• Přechod z buňky na PCM

• PCM komponenty

• Kabelové pájené spoje

• Výstupní body drátu

Žebro, které se zdá být mimo nominální baterii, se může stále dotýkat balení maximální velikosti nebo mírně nesouosé výrobní jednotky. Ochranné zóny by proto měly zahrnovat toleranci baterie a toleranci montážní polohy.

Prohlédněte si uzavřenou přílohu

Mnoho problémů s rušením se objeví až po úplném sestavení zařízení.

Během ověřování návrhu ověřte, že:

• Kryt se zavře, aniž byste baterii tlačili dolů.

• Upevňovací prvky nevytvářejí tlak na buňku.

• Baterie nemůže být zachycena mezi dvěma nesouhlasnými povrchy krytu.

• PCB nebo displej nepoužívá baterii jako strukturální podporu.

• Kabel neprochází mezi baterií a tvrdou hranou.

• Pěna zůstává po uzavření ve své zamýšlené poloze.

• Lepidlo se neshlukuje do tvrdého místního hřebene.

• Pád nebo vibrace nemohou baterii přivést do ostrého tvaru.

Dělená pouzdra, fólie citlivé na tlak, průhledné prototypy, rozměrové skenování a řízené kontroly trhání mohou pomoci odhalit skryté kontaktní body.

Navrhněte tepelné prostředí kolem skutečného zařízení

Teplo baterie nepochází pouze z článku. Celá proudová cesta může generovat teplo během nabíjení, vybíjení, spouštění nebo opakovaného špičkového zatížení.

Mezi možné zdroje tepla patří:

• Vnitřní odpor buňky

• MOSFETy PCM nebo BMS

• Pojistky a komponenty snímající proud

• Niklové spoje

• Dráty

• Konektorové svorky

• Elektronika nabíječky

• Měniče napětí

• Procesory

• Displeje

• Motory

• Bezdrátové vysílače

Utěsněný kryt může zadržovat teplo, které by se během testu na otevřené stolici rozptýlilo. Baterie by proto měla být testována ve skříni výrobního záměru s finální elektronikou, pěnou, lepidlem, nabíjecím systémem a provozním profilem.

Nepoužívejte baterii jako chladič

Umístění baterie přímo proti procesoru, měniči napájení, integrovanému obvodu nabíječky, podsvícení displeje nebo motoru může přenášet teplo generované zařízením do článku.

Kde je to praktické:

• Oddělte baterii od hlavních součástí generujících teplo.

• Zajistěte definovanou tepelnou cestu od horké elektroniky ke krytu.

• Zabraňte přenosu tepla přes sáček.

• Tepelné bariéry používejte pouze po kontrole jejich vlivu na celkovou teplotu skříně.

• Udržujte oblast PCM mimo dosah jiných zdrojů koncentrovaného tepla.

• Vyhodnoťte nabíjení za provozu zařízení, pokud jej produkt podporuje.

Přidání izolace kolem baterie může snížit přímý přenos tepla z blízké součásti, ale může také zachytit teplo generované samotnou baterií. Tepelný návrh by proto měl být hodnocen jako kompletní systém.

Otestujte nejhorší relevantní podmínky

Tepelné testování by mělo zahrnovat podmínky, které mohou přiměřeně produkovat nejvyšší teplotu baterie nebo součásti, jako jsou:

• Maximální zamýšlené trvalé zatížení

• Opakovaný provoz při špičkovém proudu

• Nabíjení maximálním povoleným proudem

• Nabíjení, když je zařízení aktivní

• Vysoká okolní teplota

• Přímé sluneční světlo nebo případně externí zdroj tepla

• Minimální ventilace

• Nízký stav nabití baterie při velkém zatížení

• Elektrické charakteristiky staré baterie

• Pěna nebo izolace maximální tloušťky

• Materiály obalů s výrobním záměrem

Změřte více než je teplota vnějšího krytu. V závislosti na konstrukci mohou relevantní měřicí body zahrnovat čelo článku, PCM, konektor, vodiče, nabíjecí obvod, blízkou desku plošných spojů a povrch kontaktu s uživatelem.

Snímání teploty polohy Záměrně

Pokud baterie používá termistor NTC, jeho poloha by měla představovat teplotu, kterou má nabíjecí nebo ochranný systém řídit.

Kontrola:

• Specifikace NTC a křivka odporu

• Umístění senzoru

• Tepelný kontakt

• Pinout konektoru

• Interpretace zařízení

• Limity nabíjení a vybíjení

• Reakce na otevřený nebo zkratovaný senzor

• Zpoždění teploty mezi článkem a senzorem

NTC poskytuje teplotní signál. Nabíječka, zařízení, PCM nebo BMS musí tento signál interpretovat a provést požadovanou akci.

Retence není totéž jako komprese

Je třeba zabránit nadměrnému pohybu baterie, ale její držení na místě automaticky nevyžaduje pevné stlačení.

Návrháři by měli rozlišovat mezi:

• Vůle: neobsazený prostor potřebný pro toleranci, montáž nebo změnu rozměrů

• Uchování: funkce, které omezují pohyb baterie při běžném používání, vibracích nebo pádech

• Předpětí: řízená počáteční síla aplikovaná pěnou nebo jiným poddajným materiálem

• Komprese: síla působící na povrchy buněk instalovanou konstrukcí

Tyto podmínky se mohou překrývat, ale nejsou zaměnitelné.

Kdy může pomoci zachování souladu

Vhodná pěna nebo elastomer může:

• Využijte výrobní variace

• Snižte pohyb baterie

• Distribuujte kontakt na širokou oblast

• Chraňte sáček před blízkými tvrdými povrchy

• Absorbujte omezené mechanické rázy

• Přizpůsobte se nějaké rozměrové změně

Pěna by se však neměla vybírat pouze podle tloušťky. Záleží na jeho chování síla-deformace.

Silná, tuhá pěna může při instalaci v malé mezeře vyvíjet nadměrnou sílu. Velmi měkká pěna může trvat trvalé stlačení a přestat zadržovat baterii po stárnutí.

Vyhodnotit:

• Nominální tloušťka pěny

• Tolerance tloušťky

• Rozsah komprese

• Síla na minimální a maximální instalované mezery

• Kompresní sada

• Teplotní závislost

• Chování při stárnutí

• Požadavky na hořlavost

• Chemická kompatibilita

• Adhezivní chování

• Udržení polohy během montáže

Stav maximální síly může nastat u nejtlustší baterie, nejtlustší pěny a nejmenší přihrádky. Stav minimálního zadržení může nastat u nejtenčí baterie, nejtenčí pěny, největší přihrádky a staré pěny.

Obě podmínky je třeba zkontrolovat.

Vyhněte se místní nebo nekontrolované kompresi

Mezi špatné kompresní návrhy patří:

• Úzké žebro tlačí do středu váčku

• Šroubový nástavec dotýkající se čela jedné buňky

• Tvrdá součástka DPS prolisovaná přes tenkou pěnu

• Malá pěnová podložka produkující koncentrovanou zátěž

• Kryt skříně, který se po upevnění ohýbá na buňku

• Lepidlo nanesené nerovnoměrně pod baterii

• Konektor zachycený mezi článkem a pouzdrem

• Pěna pokrývající pouze část směru bobtnání

Pokud dodavatel článku specifikuje kontrolovaný kompresní rozsah, měl by být kryt a zádržný systém navržen a ověřen podle tohoto požadavku. Hodnoty komprese z jiné buňky sáčku, chemie, velikosti nebo aplikace by neměly být automaticky kopírovány.

Poskytněte oprávněný příspěvek na otoky

'Přídavek na bobtnání' neznamená, že by viditelně vadná baterie měla zůstat v provozu. To znamená, že přihrádka je navržena tak, aby odpovídala očekávanému rozměrovému chování během schválené provozní životnosti, přičemž se vyhýbá škodlivému tlaku na baterii a přilehlé součásti.

Tloušťka buněk sáčku se může měnit v důsledku několika mechanismů:

• Vratné změny během nabíjení a vybíjení

• Expanze související s teplotou

• Postupný růst tloušťky související se stárnutím

• Tvorba plynu spojená s degradací nebo abnormálními podmínkami

Tyto mechanismy by neměly být považovány za jeden stejný stav.

Malá očekávaná změna tloušťky v rámci validovaných limitů se liší od abnormálního bobtnání doprovázeného rychlým růstem, neobvyklým teplem, zápachem, prosakováním, deformací krytu nebo ztrátou výkonu. Výrobek by měl mít definovaná kritéria kontroly a servisu pro abnormální stav baterie.

Nepoužívejte univerzální procento otoku

Požadovaný přídavek závisí na faktorech, jako jsou:

• Buněčná chemie

• Konstrukce elektrody

• Nominální tloušťka

• Maximální nabíjecí napětí

• Rozsah stavu nabití

• Nabíjecí a vybíjecí proud

• Provozní teplota

• Skladovací teplota

• Čas strávený ve vysokém stavu nabití

• Cíl cyklu životnosti

• Cíl kalendářního života

• Aplikovaná komprese

• Variace výroby buněk

• Kritéria konce životnosti

Dodavatel baterie by měl poskytnout příslušné rozměrové limity nebo zkušební údaje pro navrhovaný článek a podmínky použití. Pokud dodavatel nemůže poskytnout dostatečné informace, měl by konstrukční tým stanovit povolenou hodnotu prostřednictvím řízeného stárnutí a ověření na úrovni zařízení.

Zvažte, proti čemu by mohla baterie tlačit

Pokud se tloušťka zvětší, zjistěte, která součást je zatížena.

Mezi možné důsledky patří:

• Zvednutí displeje

• Deformace krytu

• Ohýbání DPS

• Posun konektoru

• Oddělování lepidla

• Ztráta ochrany životního prostředí

• Zvýšený tlak na sáček

• Potíže s otevřením krytu

• Poškození při vyjímání baterie

Přihrádka by neměla přenášet rozšíření baterie přímo do křehkého displeje, ostrého prvku desky plošných spojů nebo pevného upevňovacího prvku.

Kde je to vhodné, použijte vyhovující materiály a definovaný směr expanze. Zajistěte, aby obvod sáčku a oblasti těsnění zůstaly chráněny při změně rozměrů.

Účet pro lepidlo, pěnu a izolaci

Montážní materiály ovlivňují jak mechanické, tak tepelné provedení.

Lepidlo

Lepidlo může zabránit pohybu, ale může také:

• Přidejte neplánovanou tloušťku

• Vytvořte nerovný nosný povrch

• Ztěžujte odstranění služby

• Při vyjímání poškoďte sáček

• Při zvýšené teplotě ztrácí pevnost

• Creep při dlouhodobé zátěži

• Zablokujte požadovanou tepelnou cestu

Pokud je baterie provozuschopná, použijte metodu řízeného vyjmutí, jako je přístupné vytahovací poutko nebo jiný schválený způsob uvolnění. Síla a směr vyjímání by neměly sáček přehýbat, propichovat nebo prudce ohýbat.

Pěna

Pěna by měla poskytovat široký, předvídatelný kontakt. Malé podložky mohou vytvářet vysoké místní zatížení a mohou naklonit balíček během montáže.

Zdokumentujte pěnu:

• Materiál

• Stupeň

• Tloušťka

• Hustota

• Údaje o tvrdosti nebo síle-průhybu

• Lepidlo

• Umístění

• Plocha

• Orientace

• Rozsah komprese

'Přidejte pěnu podle potřeby' není specifikace montáže baterie připravená k výrobě.

Izolace a bariéry

Mezi baterií a vodivými nebo abrazivními povrchy může být vyžadována izolace. Jeho tloušťka, pokrytí hran, teplotní hodnocení a odolnost proti poškození sestavy by měly být zahrnuty do návrhu.

Tenký film, který se během montáže posune, nemůže sáček spolehlivě ochránit. Návrh by měl kontrolovat jeho polohu a zabránit záhybům nebo odhaleným okrajům.

Navrhněte prostor pro kabel a konektor samostatně

Kabel by neměl být považován za součást volného prostoru kolem baterie.

Přihrádka musí poskytovat:

• Definovaná kabelová trasa

• Dostatečný poloměr ohybu

• Odlehčení tahu

• Vzdálenost od ostrých hran

• Prostor pro zapojení konektoru

• Ochrana před kryty sponami a šrouby

• Přístup pro montáž

• Ochrana před opakovaným ohýbáním

• Správná orientace konektoru

• Kontrola polarity a pinoutu

Netlačte přebytečný drát pod sáček násilím, pokud to baterie a konstrukce zařízení výslovně neumožňují. Smyčkový kabel může vytvořit tlakový bod a způsobit nekonzistenci polohy baterie.

Výstup kabelu by měl zůstat volný i při změně tloušťky baterie. Jinak může expanze vytáhnout drát, namáhat pájený spoj nebo posunout konektor.

Udržujte oblasti těsnění a jazýčků bez strukturálního zatížení

Zvláštní pozornost vyžaduje horní těsnění, boční těsnění, přehnuté okraje a přechod s jazýčkem.

Vyhněte se:

• Ostré přehnutí těsnění

• Upínání přes oblast záložky

• Zatažením jazýčků za kabel

• Umístění šroubového nástavce vedle okraje sáčku

• Použití těsnění jako polohovací zarážky

• Vedení kabelu přes přehnutou hranu

• Nanášení lepidla tam, kde brání zamýšlené geometrii těsnění

Mechanické dorazy by měly působit na schválené oblasti a vhodně rozkládat zatížení. Výkres dodavatele by měl identifikovat oblasti, kde je omezen tlak, ohýbání nebo lepidlo.

Praktický proces návrhu přihrádky na baterie LiPo

Krok 1: Definujte požadavky na zařízení

Dokument:

• K dispozici trojrozměrný prostor

• Požadovaná kapacita a doba běhu

• Jmenovité napětí

• Trvalý a špičkový proud

• Způsob nabíjení a proud

• Provozní a skladovací teploty

• Očekávaná životnost produktu

• Proces montáže

• Požadavky na pád a vibrace

• Obslužnost

• Cílové trhy a příslušné požadavky

Krok 2: Získejte výkres hotového balení

Vyžádejte si výkres, který obsahuje:

• Maximální tloušťka, šířka a délka

• Rozměrové tolerance

• Umístění PCM

• Maximální lokální projekce

• Oblasti těsnění a štítků

• Kabelový výstup

• Délka drátu

• Konektor

• Štítek a izolace

• Podmínky měření

• Oblasti s omezeným tlakem

ZERNE's zakázková řešení Li-polymerových baterií mohou zahrnovat výběr článků, PCM nebo BMS, NTC, vodiče, konektory, izolaci a rozměry balení podle elektrických a mechanických požadavků OEM zařízení.

Krok 3: Sestavte model tolerance

Porovnat:

• Maximálně hotová baterie

• Minimální prostor skříně

• Tolerance pěny a lepidla

• Montážní poloha

• Ochranné zóny

• Kabelová trasa

• Přídavek na změnu rozměrů

Proveďte analýzu samostatně pro tloušťku, šířku, délku, PCM, kabel a oblasti konektorů.

Krok 4: Zkontrolujte tlakové a tepelné cesty

Identifikovat:

• Každý povrch, který se může dotýkat baterie

• Každá součást, která může po uzavření tlačit na baterii

• Nejvyšší síla pěny

• Blízké zdroje tepla

• Zamýšlené tepelné cesty

• Poloha snímače teploty

• Směr dostupný pro změnu rozměru

Krok 5: Vytvořte prototypy výrobního záměru

Použijte zástupce:

• Vzorky baterií

• Obkladové materiály

• Pěna

• Lepidlo

• PCB

• Zobrazit

• Spojovací materiál

• Vedení kabelů

• Nabíječka

• Firmware zařízení

3D tištěný kryt může pomoci s včasnou kontrolou lícování, ale jeho tuhost, tepelné chování a tolerance se mohou lišit od produkčního krytu.

Krok 6: Otestujte podmínky vícenásobné tolerance

Kde je to praktické, vyhodnoťte kombinace představující:

• Baterie maximální velikosti v přihrádce minimální velikosti

• Baterie minimální velikosti v přihrádce maximální velikosti

• Maximální tloušťka pěny

• Minimální retence pěny po stárnutí

• Baterie v příslušných stavech nabití

• Vysoké a nízké provozní teploty

• Extrémy montážní polohy

Krok 7: Ověřte kompletní produkt

Příslušné testy mohou zahrnovat:

• Montáž a uzavření skříně

• Vizuální kontrola po sestavení

• Pád a vibrace

• Nabíjení

• Maximální nepřetržité zatížení

• Opakované špičkové zatížení

• Nárůst teploty

• Uchycení kabelu

• Přístup ke konektoru

• Stárnutí pěny

• Tepelné cyklování

• Vyjmutí baterie

• Zrychlené stárnutí

• Rozměrové kontroly životnosti cyklu

• Skladové rozměrové kontroly

Změřte baterii před a po příslušném testování a zkontrolujte tlakové značky, poškození pouzdra, opotřebení kabelu, vytěsnění pěny, selhání lepidla a deformaci krytu.

Krok 8: Zmrazte schválenou konstrukci

Řízení:

• Číslo dílu baterie a revize

• Maximální hotové rozměry

• Buněčný model

• PCM nebo BMS

• Konektor a drát

• Specifikace pěny

• Specifikace lepidla

• Izolace

• Montážní poloha

• Kabelová trasa

• Rozměry skříně

• Způsob kontroly

• Limity přijatelnosti

ZERNE's Systém kontroly kvality Li-polymerových baterií zahrnuje sledování článků, strukturální kontrolu, monitorování procesu a konečné ověření výkonu. Tyto výrobní kontroly by měly být propojeny s charakteristikami baterie, které byly identifikovány jako kritické během návrhu prostoru.

Běžné chyby v designu bateriového prostoru

Kontrolní seznam návrhu bateriového prostoru

Obálka na baterie

• Maximální tloušťka hotového obalu potvrzena

• Maximální šířka a délka potvrzena

• PCM projekce v ceně

• Včetně štítku, pásky a izolace

• Včetně výstupu kabelu a obalu konektoru

• Podmínky měření zdokumentovány

Vůle a tolerance

• Minimální rozměry skříně potvrzeny

• Byly analyzovány tolerance baterie a krytu

• Včetně tolerance montážní polohy

• Jsou definovány ochranné zóny

• Minimální montážní vůle potvrzena

• Příspěvek na změnu rozměrů během životnosti je oprávněný

Mechanická ochrana

• Žádné ostré hrany v blízkosti sáčku

• Žádný kontakt se šroubem nebo žebrem

• Oblasti těsnění a jazýčků jsou chráněny

• Ovládání pohybu baterie

• Vyhodnoceno pádové a vibrační zatížení

• Baterii lze nainstalovat bez použití síly

• Baterii lze vyjmout bez poškození pouzdra

Pěna a lepidlo

• Specifikace pěnového materiálu a třídy

• Vyhodnocena maximální a minimální komprese

• Zkontrolována sada stárnutí a komprese

• Kontaktní oblast je široká a kontrolovaná

• Včetně tloušťky lepidla

• Zkontrolováno chování lepidla při teplotě

• V případě potřeby je definován způsob odstranění

Tepelný design

• Byly zjištěny blízké zdroje tepla

• Baterie se nepoužívá jako chladič

• Vyhodnocena teplota PCM

• Vyhodnocena teplota nabíjení

• Vyhodnocena teplota maximálního zatížení

• Testován kryt výrobního záměru

• Umístění teplotního čidla ověřeno

Kabel a konektor

• Kabelová trasa definována

• Poloměr ohybu je přijatelný

• Odlehčení tahu zajištěno

• Kabel nelze přiskřípnout

• Konektor lze sestavit a opravit

• Polarita a pinout ověřeny

• Expanze nemůže tahat za kabel

Validace a výroba

• Testováno několik vzorků baterií

• Byly přezkoumány kombinace tolerancí v nejhorším případě

• Použitá pouzdra výrobního záměru

• Měřené rozměry související se stárnutím nebo cyklem

• Dokončeny kontroly pádů a vibrací

• Schválené revize baterie a krytu zmrazeny

• Kontrola pěny, lepidla a izolace

• Byly stanoveny požadavky na oznámení změny dodavatele

Informace pro zaslání dodavatele LiPo baterií

Chcete-li podpořit výběr baterie a kontrolu přihrádky, poskytněte:

• Dostupný výkres prostoru pro baterii

• Minimální vnitřní rozměry

• Zakázané oblasti a blízké komponenty

• Cílová kapacita baterie

• Jmenovité napětí

• Trvalý proud

• Velikost, trvání a frekvence špičkového proudu

• Nabíjecí napětí a proud

• Cíl za běhu

• Provozní a skladovací teploty

• Cíl životnosti produktu

• Požadavky na konektory a vodiče

• Požadavky PCM, BMS nebo NTC

• Podmínky pádu a vibrací

• Způsob montáže

• Návrh pěny nebo lepidla

• Požadavky na provozuschopnost

• Očekávaný objem výroby

• Cílové trhy a požadavky na shodu

Trojrozměrný model skříně je užitečný, ale pro včasnou kontrolu může být efektivnější jasný dvourozměrný výkres s rozměry, tolerancemi, řezy, umístěním šroubů a ochrannými zónami.

Závěr

Spolehlivá přihrádka na LiPo baterie je navržena kolem celého bateriového systému, nikoli nominální velikosti pouzdra.

Návrh by měl poskytovat dostatek prostoru pro tolerance hotového balení, montáž, vedení kabelů a odůvodněné změny rozměrů životnosti. Zároveň musí zabránit nadměrnému pohybu, koncentrovanému tlaku, nekontrolované kompresi a vystavení teplu z blízké elektroniky.

Pěna, lepidlo, izolace, žebra krytu, upevňovací prvky a vedení kabelů ovlivňují konečné prostředí baterie. Tyto podrobnosti by měly být specifikovány a ověřeny spíše než ponechány na seřízení výrobní linky.

A co je nejdůležitější, neexistuje žádná univerzální vůle, kompresní síla nebo povolená bobtnání, která platí pro každou LiPo baterii. Konečné hodnoty by měly být založeny na zvolené buňce, konstrukci hotového balení, provozním profilu, teplotním rozsahu, cílové životnosti produktu, datech dodavatele a testování v zařízení se záměrem výroby.

Přezkoumáním těchto faktorů před zmrazením designu krytu mohou týmy OEM snížit problémy s montáží v pozdní fázi, chránit pouzdro během montáže a používání a vytvořit spolehlivější cestu od vzorkování baterií k hromadné výrobě.

Často kladené otázky

Jak velkou vůli by měla mít přihrádka na LiPo baterii?

Neexistuje žádná univerzální hodnota povolení. Přihrádka by měla být vypočítána pomocí maximálních rozměrů hotového balení, minimálních rozměrů krytu, požadavků na montáž, tolerancí pěny nebo lepidla, prostoru pro kabel a oprávněné tolerance pro změnu rozměrů během zamýšlené životnosti produktu.

Měla by LiPo baterie pevně zapadnout do krytu?

Baterie by měla být držena bez nekontrolovaného mačkání nebo místního tlaku. Těsné uložení založené pouze na jmenovitých rozměrech se může stát nadměrným, když tolerance baterie, pěny a krytu dosáhnou nejhorší kombinace.

Potřebuje LiPo baterie kompresi?

Některé aplikace pouch-cell používají řízenou kompresi, zatímco jiné používají vyhovující retenci s definovanou vůlí. Správný přístup závisí na konstrukci článku, velikosti, chemii, požadavcích dodavatele, profilu zatížení a zamýšlené životnosti. Nekopírujte hodnotu komprese z nesouvisející buňky.

Lze pěnu umístit přímo na LiPo baterii?

K distribuci kontaktu a řízení pohybu lze použít vhodnou pěnu, ale musí být vyhodnocen její materiál, plocha, tloušťka, síla stlačení, teplotní chování a charakteristiky stárnutí. Malá nebo příliš tuhá pěnová podložka může vytvořit koncentrovaný tlak.

Jak mám počítat s otokem LiPo baterie?

Ke stanovení tolerance použijte rozměrová data dodavatele a testy stárnutí specifické pro aplikaci. Zvažte stav nabití, teplotu, životnost cyklu, skladování, nabíjecí napětí, zatížení a aplikovaný tlak. Nespoléhejte na obecné procento.

Je veškerá změna tloušťky buněk váčku známkou selhání?

Ne nutně. Buňky váčků mohou zaznamenat omezené vratné změny rozměrů související se stárnutím. Rychlé nebo nadměrné bobtnání, teplo, prosakování, zápach, deformace krytu nebo abnormální výkon by měly být považovány za potenciálně abnormální stav a mělo by se s nimi zacházet v souladu s bezpečnostními a servisními postupy produktu.

Lze baterii nainstalovat pod desku plošných spojů nebo displej?

Může to být možné, ale konstrukce musí zabránit roztažení baterie nebo zátěže krytu v ohnutí desky plošných spojů, zvednutí displeje nebo vtlačení součástí do pouzdra. Křehké a ostré součásti by se neměly stát konstrukčními zarážkami baterie.

Mám otestovat vložení baterie při konkrétním stavu nabití?

Podmínky měření a validace by měly být definovány s dodavatelem. Rozměry baterie se mohou lišit podle stavu nabití, teploty a stáří, takže kontrola pouze jedné nové baterie v nespecifikovaném stavu nabití nestačí.

Proč se baterie hodí při prototypování, ale ne ve výrobě?

Mezi možné příčiny patří tolerance baterie, tolerance lisování krytu, poloha PCM, odchylka pěny, tloušťka lepidla, vedení kabelů, tloušťka štítku, odsazení sestavy nebo rozdíly mezi prototypovými a výrobními materiály.

Měl by být přebytečný drát baterie uložen pod pouzdrem?

Tomu byste se měli obecně vyhnout, pokud balení a přihrádka nebyly speciálně navrženy pro toto směrování. Drát nebo konektor pod pouzdrem může vytvořit tlakový bod a způsobit nekonzistentní výšku nainstalované baterie.

Jak mohu zkontrolovat, zda pouzdro stlačuje baterii?

Porovnejte rozměrová měření před a po uzavření krytu, zkontrolujte tlakově citlivou fólii, kde je to vhodné, zkontrolujte baterii, zda na ní nejsou kontaktní značky, zkontrolujte průhyb pouzdra způsobený upevňovacími prvky a otestujte maximální toleranci baterie a minimální přihrádky.

Kdy by měla být konstrukce bateriového prostoru zmrazena?

Zmrazte design poté, co baterie, kryt, pěna, lepidlo, izolace, kabelová trasa, nabíječka a hardware zařízení projdou požadovaným mechanickým, elektrickým, tepelným, environmentálním, stárnutím a montážním ověřením.