Lze LiPo baterii nabíjet bezdrátově? Co musí OEM designéři specifikovat

Nabíjecí dok může odstranit odkrytý napájecí konektor z kompaktního produktu. Umístěním LiPo baterie do tohoto produktu jej však nelze bezdrátově dobíjet.

Bezdrátové nabíjení přidává k zařízení přijímač, magnetické komponenty a požadavky na ovládání. Tyto doplňky soupeří s baterií o prostor a vytvářejí další úkol tepelného designu.

U tenkých produktů, tenké lithium-polymerové baterie mohou pomoci vyrovnat se dostupnému obalu baterie. Kompletní nabíjecí sestava stále potřebuje svůj vlastní prostor a ověření.

Tato příručka vysvětluje, co by měli návrháři OEM specifikovat mezi bezdrátovým napájecím systémem a baterií.

Rychlá odpověď: Lze LiPo baterii nabíjet bezdrátově?

Ano. LiPo baterii lze nabíjet pomocí vhodně navrženého bezdrátového nabíjecího systému. Samotná buňka nepřijímá a nereguluje bezdrátové napájení.

V typickém indukčním provedení přenáší vysílač energii do přijímací cívky. Elektronika přijímače přeměňuje tuto energii na použitelný elektrický zdroj. Management nabíjení baterie pak řídí nabíjení podle specifikace zvoleného článku.

Některé integrované obvody kombinují přijímač a nabíječku baterií. Jiné poskytují napájecí výstup pro samostatnou nabíječku. Ani holá cívka, ani výstup napájení pouze pro přijímač by neměly být považovány za nabíječku baterií.

Oddělte bezdrátový přenos energie od nabíjení baterie

Pod pojmem 'bezdrátové nabíjení baterie' se může skrývat několik různých funkcí. Definujte je jednotlivě před výběrem baterie nebo schválením modulu přijímače.

Jedna fyzická součást může vykonávat několik funkcí. Integrace neodstraňuje potřebu identifikovat, kdo kontroluje jednotlivé limity.

Například řada BQ51050B od TI kombinuje bezdrátový příjem a nabíjení Li-ion/Li-polymer. Referenční design TI TIDA-00318 místo toho spáruje bezdrátový přijímač se samostatnou nabíječkou pro jeden článek. Ty ilustrují různé architektury, nikoli univerzální doporučení komponent.

Základní ochranný obvod také nenahrazuje normální regulaci nabíjení. Jeho ochranné přerušení by se nemělo stát rutinní metodou ukončení každého nabíjení.

Určete zamýšlený dok a uspořádání nabíjení

Začněte tím, jak uživatelé umístí produkt dolů, nejen požadovaným nabíjecím výkonem.

Definujte, zda musí produkt fungovat s vyhrazenou kolébkou, vybranými nabíjecími podložkami nebo širším cílem interoperability. 'Bezdrátové' neznamená, že každá podložka bude nabíjet každý přijímač. Různé technologie a implementace slouží různým produktům.

Zaznamenejte zamýšlený vysílač, jeho vstupní napájení a revizi návrhu přijímače. Poté zdokumentujte obálku umístění uživatele:

• Zamýšlená klidová poloha a orientace.

• Přijatelný pohyb do stran a rotace.

• Stěna krytu a jakýkoli schválený kryt mezi cívkami.

• Jak dok drží nebo vede zařízení.

• Indikace správného umístění, nabíjení a selhání nabíjení.

Díky těsně přiléhající kolébce může být umístění předvídatelné. Může také vyžadovat promyšlenější mechanickou konstrukci. Plochá podložka může nabídnout různou svobodu umístění, ale použitelná nabíjecí oblast musí být stanovena testováním.

Vyhněte se reklamní kompatibilitě z jedné úspěšné demonstrace na lavičce. Ověřte hotový produkt pomocí zamýšlené sady vysílačů.

Přizpůsobte výstup přijímače nabíječce baterie

Nastavení výstupu přijímače a nabití baterie jsou různé specifikace.

U přijímače se samostatnou nabíječkou by měl tým elektroniky potvrdit vstupní požadavky nabíječky v očekávaných podmínkách přijímače. Zkontrolujte spuštění, normální provoz, snížený dostupný výkon a přerušený příjem.

U integrovaného přijímače-nabíječky ověřte přesnou variantu zařízení a jeho chování při nabíjení. Podobné názvy dílů neurčují stejné nastavení napětí baterie.

Dodavatel baterie by měl poskytnout schválené limity nabíjení vybraného článku. Samotné označení 'LiPo' je nedefinuje. Jmenovité napětí baterie není napětím regulace nabíjení.

Detailní Požadavky na integraci hostitelské nabíječky by měly pokrývat napětí, proud, teplotní zpětnou vazbu a koordinaci ochrany. Přidáním bezdrátového příjmu se změní vstupní zdroj; neodstraňuje tyto požadavky na straně baterie.

Tato příručka se zaměřuje na kompaktní jednočlánkové produkty. Vícečlánková sada potřebuje architekturu nabíjení vhodnou pro její konfiguraci, spíše než předpokládané rozšíření jednočlánkového přijímacího obvodu.

Nepřevádějte výkon doku přímo na proud baterie

Jmenovitý výkon vysílače neurčuje proud vstupující do buňky. Potvrďte, kde se měří každý údaj výkonu.

Mezi užitečné měřicí body patří vstup vysílače, stejnosměrný výstup přijímače, napájení systému a svorky baterie. Zaznamenejte je odděleně, místo abyste na celé zařízení použili jediný předpoklad účinnosti.

Dostupný výkon nabíjení baterie také závisí na zatížení hostitele a architektuře nabíjení. Displej, rádio nebo senzor pracující na doku mohou spotřebovávat část příchozí energie. Tepelná regulace může dále snížit nabíjení.

Pro navrhovaný design se zeptejte:

• Jaký proud baterie je potřeba během hlavní nabíjecí fáze?

• Může přijímač podporovat nabíječku a aktivní zařízení dohromady?

• Co se stane, když dostupný bezdrátový výkon klesne?

• Doplňuje baterie zatížení systému za zamýšlených podmínek?

• Jak se měří doba nabíjení a dokončení nabíjení?

Považujte požadovaný čas dobíjení za cíl systému pro ověření. Nepočítejte zaručený výsledek dělením kapacity baterie inzerovaným výstupním proudem doku.

Zarezervujte si místo pro kompletní sestavu nabíjení

Tenká buňka je pouze jednou částí mechanického zásobníku.

Zahrňte cívku přijímače, její specifikované stínění, lepicí vrstvy, komponenty PCB, izolaci a vedení kabelů. Počítejte také s tolerancemi hotového balení a schválenými rozměrovými odchylkami po dobu životnosti baterie.

Vzdálenost cívky a blízké materiály mohou ovlivnit přenos energie. Proto prototyp využívající odkrytou cívku nezakládá výkon za produkčním krytem.

Zkontrolujte nainstalovanou konstrukci spíše než přidávejte libovolnou vůli kolem jmenovitých rozměrů buněk. The Požadavky na design prostoru pro LiPo baterii pomáhají definovat zadržení, tlakovou ochranu a vůli baterie v této sestavě.

Nestlačujte sáček, abyste získali prostor ztracený pro cívku nebo PCB. Rozměrový konflikt vyřešte pomocí krytu, výběru baterie nebo uspořádání nabíjení.

Zacházejte se stíněním jako se specifikovanou magnetickou komponentou, nikoli s generickou izolační fólií. Jeho materiál, poloha a konstrukce patří do schválené bezdrátové sestavy.

Zkontrolujte teplo na baterii, nejen na přijímači

Bezdrátový přenos energie přináší ztráty navíc ke ztrátám jinde v produktu. Konstrukce cívky, uspořádání, stínění a okolní kov mohou ovlivnit ohřev.

Vnitřní tepelná ochrana integrovaného obvodu neurčuje teplotu baterie. Stejně tak chladný vnější kryt nedokazuje, že uzavřený článek zůstává ve schválených podmínkách nabíjení.

Naplánujte si měření teploty na příslušných místech:

• Povrch baterie a specifikovaný snímač baterie.

• Sestava cívky přijímače.

• Přijímač a nabíjecí elektronika.

• Součásti zařízení produkujících teplo v blízkosti.

• Přístupné povrchy krytu tam, kde je to relevantní pro produkt.

Zaznamenávejte okolní teplotu, stav baterie, režim zařízení a zarovnání s každým výsledkem. Používejte spíše limity vhodné pro vybranou baterii a hotový produkt než jeden univerzální teplotní práh.

Bateriové NTC rozhraní potřebuje definovanou čtečku a odezvu. Potvrďte její elektrickou specifikaci, umístění a řešení poruch pomocí konstrukce nabíječky. Samotný termistor nemůže pozastavit nabíjení.

Pokud tepelné omezení opakovaně brání cíli dobití, znovu se podívejte na kompletní uspořádání a provozní režim. Zvýšení kapacity baterie samo o sobě nevyřeší nedostatečný nabíjecí výkon nebo špatné hospodaření s teplem.

Ověřte zarovnání, přerušení a stav nabíjení

Užitečným výchozím bodem je centrované nabíjení vzorku při pokojové teplotě. Nejedná se o úplný test vydání.

Následující matice je praktickou pomůckou pro plánování OEM. Přesné podmínky a limity musí vycházet z vybraného systému zpoplatnění a požadavků na produkt.

Porovnejte indikátor nabíjení s naměřeným chováním baterie. Příjem energie, nabíjení baterie a dosažení plného nabití jsou samostatné stavy. Firmware by je neměl prezentovat jako zaměnitelné.

Pokud zařízení během nabíjení funguje, otestujte tento režim výslovně. Zahrňte jakákoli omezení pracovní zátěže do specifikace produktu a neponechávejte je jako neformální technický předpoklad.

Udržujte kontroly shody cizích předmětů a produktů odděleně

Kovové předměty v přenosové oblasti mohou absorbovat energii a teplo. Detekce cizích předmětů toto riziko řeší v rámci zvoleného bezdrátového nabíjecího systému. Nenahrazuje monitorování teploty baterie.

Použijte schválený proces validace poskytovatele bezdrátového řešení a vhodné laboratorní kontroly. Nedeaktivujte ochranné funkce pro úspěšné nabití výrobního produktu. Neimprovizujte testy umístěním volného kovu na nabíjecí sestavu pod napětím.

U produktu využívajícího Qi samotný výběr komponentů nezakládá certifikaci hotového produktu. Wireless Power Consortium odlišuje komponenty od kompletních funkčních vysílačů a přijímačů. Integrace modulu přijímače stále vyžaduje příslušné vyhodnocení na úrovni produktu.

Uchovávejte bezdrátovou interoperabilitu, bezpečnost baterií a přepravní dokumentaci jako samostatné položky pro kontrolu. Důkazy pro jednoho by neměly být předkládány jako důkazy pro ostatní.

Podobně odstranění nabíjecího portu může podporovat strategii krytu, ale nestanoví hodnocení vodotěsnosti. Toto tvrzení závisí na hotové konstrukci a jejím příslušném testování.

Připravte si specifikaci sdílené baterie a bezdrátového nabíjení

Před vyžádáním vzorků baterií zašlete dodavateli baterie dostatek informací k posouzení skutečného rozhraní:

• Aplikace produktu a zamýšlený provozní režim v doku.

• Konfigurace článku, požadavky na napětí a cílová kapacita.

• Schválené požadavky na nabíjecí napětí a nabíjecí proud.

• Normální, špičkový a pohotovostní požadavek na vybití.

• Maximální rozměry hotové baterie a dostupný montážní prostor.

• Umístění cívky a přijímače vzhledem k baterii.

• Pinout konektoru, délka kabelu a směr výstupu drátu.

• Požadavky PCM nebo BMS a rozhraní pro snímání teploty.

• Zamýšlené nabíjecí prostředí a naměřené teploty prototypu, jsou-li k dispozici.

• Požadavky na validaci vzorku, množství a fáze projektu.

Dejte týmu bezdrátové elektroniky stejný výkres baterie a revizi specifikace. Oba dodavatelé by neměli vycházet z různých předpokladů o článku, teplotním senzoru nebo dostupném prostoru.

Před odběrem vzorků se dohodněte na záznamech o přijetí baterie. A Kontrolní seznam pro testování baterií pomáhá organizovat výsledky kapacity, vybití, ochrany a teploty spolu se samostatnými záznamy o ověření bezdrátového systému.

ZERNE podporuje přizpůsobení baterie podle rozměrů, kapacity, ochrany, požadavků NTC, konektorů a kabelů. Vývoj bezdrátového vysílače, přijímače a cívky by měl mít samostatně dohodnutý rozsah; nepředpokládejte, že tyto funkce jsou součástí vlastní buňky nebo balíčku.

Zmrazte společně ověřenou cívku, stínění, pouzdro, baterii a revize firmwaru. Přehodnoťte příslušné testy po změnách, které by mohly ovlivnit lícování, přenos energie, snímání nebo zahřívání.

FAQ

Potřebuje bezdrátové nabíjení LiPo baterie speciální článek?

Buňka nepotřebuje vlastní funkci bezdrátového příjmu. Vyžaduje schválené specifikace nabíjení, které systém dodržuje. Hotovému zařízení musí vyhovovat i formát baterie, snímání teploty a ochrana.

Mohu připojit bezdrátový přijímač přímo k LiPo baterii?

Ne, pokud se jedná pouze o napájecí přijímač. Musí být přítomno a správně nakonfigurováno řízení nabíjení baterie. Některé přijímače toto ovládání integrují; ověřte přesné požadavky na obvod a článek před výběrem architektury.

Je každý systém bezdrátového nabíjení LiPo baterií kompatibilní s nabíjecí podložkou pro telefon?

Ne. Kompatibilita závisí na vysílači, přijímači, technologii a sestaveném produktu. Proprietární dokovací stanice nebo přijímač pro malé zařízení by neměly být považovány za kompatibilní s libovolnou telefonní podložkou.

Trvá bezdrátové nabíjení LiPo baterie vždy déle než kabelové nabíjení?

Žádné univerzální srovnání neplatí. Doba nabíjení závisí na dodávaném výkonu, limitech nabití baterie, zatížení zařízení, teplotě a ukončení nabíjení. Porovnejte kompletní naměřené nabíjecí profily za definovaných podmínek.

Může být cívka přijímače umístěna vedle nebo za baterii?

Místo vyžaduje magnetickou, tepelnou a mechanickou kontrolu. Ověřte vybranou cívku, stínění a uspořádání baterie uvnitř skříně výrobního záměru. Úspěšný test s otevřenou deskou neschválí každé skládané rozložení.

Co by měli kupující OEM specifikovat pro produkt LiPo s bezdrátovým nabíjením?

Specifikujte zamýšlenou dokovací stanici, limity baterie, cíl nabití, zatížení zařízení, hotovou baterii, uspořádání cívek, teplotní zpětnou vazbu a podmínky ověření. Samostatně přidělte odpovědnost za konstrukci baterie a bezdrátovou elektroniku.

Závěr

LiPo baterii lze bezdrátově nabíjet, pokud celý produkt poskytuje kompatibilní bezdrátový příjem a vhodnou kontrolu nabití baterie. Technické rozhodnutí přesahuje výběr buňky nebo přidání cívky.

Týmy OEM by měly definovat odpovědnosti subsystému, zachovat kompletní instalační obal a ověřit nabíjení za realistických podmínek seřízení, zatížení a teploty. Schvalte baterii a bezdrátovou sestavu společně pomocí řízených revizí návrhu.

Požádejte o kontrolu specifikace baterie

Vyvíjíte kompaktní produkt s bezdrátovým nabíjením? Sdílejte obálku baterie, limity nabíjení, profil zatížení, konektor, požadavky NTC a navrhované uspořádání cívky se ZERNE. Požádejte o vlastní podporu LiPo baterií, abyste si mohli prohlédnout výběr baterií a rozhraní balení spolu s designem hostitelského nabíjení.