Mukautettu litiumparistosuunnittelun tarkistuslista OEM-projekteille

Mukautettu litiumakkuprojekti epäonnistuu harvoin, koska ostaja ei tiedä vaadittua kapasiteettia. Useimmiten ongelmat alkavat, kun alkuperäinen määritys on epätäydellinen.

OEM-tiimi voi antaa tavoitejännitteen ja kapasiteetin, mutta jättää huomiotta akkutilan, huippuvirran, liittimen sijainnin, lataustavan, käyttölämpötilan tai suojausvaatimukset. Toimittaja voi sitten laatia oletuksiin perustuvan tarjouksen. Nämä oletukset voivat aiheuttaa ongelmia näytteenoton, laitteiden integroinnin tai massatuotannon aikana.

Käytännön mukautetun akun suunnitteluprosessin tulisi siksi alkaa täydellisellä projektiselosteella. Tavoitteena ei ole saada ostaja päättämään jokaisesta teknisestä yksityiskohdasta yksin. Tavoitteena on tarjota valmistajalle tarpeeksi luotettavaa tietoa, jotta se voi arvioida toteutettavuuden, suositella sopivaa akkuarkkitehtuuria ja tunnistaa vielä vahvistusta vaativat vaatimukset.

Tämä tarkistuslista kattaa tärkeimmät tiedot, joita tarvitaan ennen tarjouksen tai mukautetun akkunäytteen pyytämistä.

Pikavastaus: Mitä tietoja tarvitaan mukautettua litiumakkua varten?

OEM-ostajien tulee yleensä laatia seuraavat tiedot:

Mitä kattavammat projektitiedot ovat, sitä helpompi on arvioida mukautettu litiumioniakku ennen suunnittelua, tarjousta, näytteenottoa ja tuotantoa.

1. Määritä ensin akkusovellus

Akku tulee suunnitella laitteen ympärille sen sijaan, että se valitaan erilliseksi osaksi.

Aloita kuvailemalla:

• mitä laite tekee;

• kuinka usein se toimii;

• Toimiiko se jatkuvasti tai ajoittain;

• Onko siinä valmius- ja aktiivitilat;

• Onko se kannettava, kiinteä, puettava tai teollinen;

• Onko akku vaihdettava vai pysyvästi asennettu;

• kommunikoiko laite langattomasti;

• Altistuuko akku tärinälle, iskuille, kosteudelle tai lämpötilan vaihteluille.

Esimerkiksi GPS-seurantalaite voi viettää suurimman osan ajastaan ​​valmiustilassa, mutta vaatii lyhyitä suurempaa virtaa paikannukseen ja tiedonsiirtoon. Lääketieteellinen laite voi vaatia vakaan tehon ja huolellisesti valvotun suojauksen. Puettavan tuotteen paksuus, paino, joustavuus ja mukavuus voivat olla tärkeämpiä.

Sovellustiedot auttavat valmistajaa arvioimaan kapasiteetin, nykyisen kysynnän, koon, suojauksen ja odotetun käyttöajan välistä suhdetta.

2. Vahvista jännitevaatimukset

Jännite on yksi ensimmäisistä määrityksistä, joka on vahvistettava.

Eritelmässä on erotettava toisistaan:

• Nimellisjännite;

• Normaali käyttöjännite;

• Täysi latausjännite;

• Katkaisujännite;

• Laitteen syöttöjännitealue;

• Laturin lähtövaatimukset.

Laite voidaan suunnitella yksikennoisen akun tai monikennoisen akun ympärille. Tarvittava jännite voi vaikuttaa kennokokoonpanoon, suojapiiriin, latausjärjestelmään, liittimeen ja akun hallintastrategiaan.

Älä anna vain ilmaisua, kuten '12 V akku' selittämättä, miten laite ja laturi käyttävät kyseistä jännitettä. Valmistajan on myös tiedettävä, hyväksyykö laite jännitteen vaihtelut purkauksen aikana ja tarvitaanko säädeltyä lähtöä.

Jännitteen yhteensopimattomuus voi johtaa:

• Latauksen yhteensopimattomuus;

• Laitteen sammutus;

• Pienempi käyttökapasiteetti;

• Liiallinen nykyinen kysyntä;

• Suojauksen aktivointi;

• Tehonmuunnoksen lisävaatimukset.

Jännite tulee siksi tarkistaa yhdessä laitteen tehonsyötön ja lataussuunnittelun kanssa.

3. Määritä kapasiteetti- ja energiavaatimukset

Kapasiteetti ilmaistaan ​​yleensä milliampeeritunteina tai mAh:na. Suurempi kapasiteetti voi tukea pidempää käyttöaikaa, mutta se voi myös lisätä akun kokoa, painoa, hintaa ja latausaikaa.

Anna seuraavat tiedot mahdollisuuksien mukaan:

• Vaadittu kapasiteetti mAh tai Ah;

• Tavoite suoritusaika;

• Keskimääräinen käyttövirta;

• Valmiustilavirta;

• Huippuvirran kesto;

• Käyttömäärä;

• Odotettu akun varaus;

• Lataustaajuus;

• Hyväksyttävä akun paino.

Suuremman tehon sovelluksissa voi myös olla hyödyllistä keskustella energiasta wattitunteina:

Energia (Wh) = nimellisjännite (V) × kapasiteetti (Ah)

Akun käyttöaika ei riipu vain sen nimelliskapasiteetista, vaan myös laitteen kuormituksesta, käyttölämpötilasta, purkausnopeudesta, katkaisuasetuksista, latausolosuhteista ja järjestelmän tehokkuudesta.

Hyödyllinen OEM-spesifikaatio ei saa yksinkertaisesti sanoa:

Vaadittu akku: 3,7 V, 2 000 mAh.

Sen pitäisi selittää:

Laite vaatii ladattavan akun, jonka nimellisjännite on yhteensopiva järjestelmän kanssa, jonka tavoitekapasiteetti on noin 2 000 mAh, määrätty käyttövirta, huippuvirran vaatimus ja odotettu vähimmäiskesto tietyissä käyttöolosuhteissa.

Lopullinen kapasiteetti tulee vahvistaa näytetestauksella sen sijaan, että se valitaan vain luettelon arvosta.

4. Määritä Normaali, Jatkuva ja Huippuvirta

Nykyinen kysyntä vaikuttaa kennojen valintaan, jännitehäviöön, sisäiseen resistanssiin, suojausasetuksiin ja lämpökäyttäytymiseen.

Suunnitteluselosteessa tulee erottaa:

• Normaali käyttövirta;

• Jatkuva maksimivirta;

• Huippuvirta;

• Käynnistys- tai käynnistysvirta;

• Huippuvirran kesto;

• Huipputapahtumien taajuus;

• Latausvirta.

Laite, joka kuluttaa vähän keskimääräistä virtaa, saattaa silti vaatia akun, joka pystyy tuottamaan paljon suurempaa lyhytaikaista virtaa. Jos tätä ei tunnisteta suunnitteluvaiheessa, akussa saattaa esiintyä liiallista jännitteen laskua tai ylivirtasuojaus.

Huippuvirta tulee kuvata aikajaksolla. Esimerkiksi:

• 2 A normaalia toimintaa varten;

• 5 A huippu 3 sekuntia;

• Huipputapahtuma toistetaan kerran 10 minuutissa.

Nämä tiedot ovat hyödyllisempiä kuin yleinen lausunto, kuten 'korkeavirtaakku'.

5. Mittaa käytettävissä oleva akun tila

Mekaaninen sovitus on keskeinen osa mukautettua akkusuunnittelua.

Toimita piirustus, 3D-malli tai tarkat mitat paristokotelosta, mukaan lukien:

• Suurin pituus;

• Suurin leveys;

• Suurin paksuus;

• Käytettävissä oleva korkeus;

• Asennussuunta;

• Kiinnityspisteet;

• Säilytysmenetelmä;

• Akun ympärillä oleva välys;

• Tila suojalevylle;

• Tilaa liittimelle ja johtimille;

• Kaapelin reititys;

• Pääsy vaihtoa tai t

Älä mittaa vain tyhjää lokeroa. Suunnittelussa tulee huomioida myös:

• Eristys;

• Suojaavat materiaalit;

• Liittimen korkeus;

• Kaapelin taivutussäde;

• Valmistustoleranssi;

• kokoonpano puhdistuma;

• Lämmön hajoaminen;

• Mekaaninen puristus;

• Mahdollinen mittojen vaihtelu tuotannon aikana.

Kompakteissa tuotteissa ero liittimen asennossa tai kaapelin ulostulon suunnassa voi estää akkua asettumasta paikalleen, vaikka kennon mitat näyttäisivät oikeilta.

ZERNE:n räätälöityjä litiumakkuratkaisuja voidaan arvioida vaadittujen mittojen, kapasiteetin, suojajärjestelmän, liittimen ja käyttöolosuhteiden mukaan. Lopullinen malli on vielä vahvistettava todellista laitekoteloa vasten.

6. Päätä akun muoto ja rakenne

Mukautetussa litiumakussa voidaan käyttää tavallista suorakaiteen muotoista muotoa, ohutta muotoa, kaarevaa mallia tai muuta laitteelle sopivaa muotoa.

Teknisissä tiedoissa tulee selvittää, tarvitseeko akku:

• Normaali suorakaiteen muotoinen muoto;

• Ohut ja litteä rakenne;

• Kaareva tai muotoiltu muoto;

• Monikennoinen akku;

• Irrotettava kotelo;

• Jäykkä kotelo;

• Mukautettu asennusrakenne;

• Tietty solusuuntaus.

Valinnan tulee perustua laitteen rakenteeseen ja tuotantovaatimuksiin. Täysin räätälöity muoto voi parantaa tilankäyttöä, mutta se voi myös vaikuttaa työkaluihin, kokoonpanoon, tarkastuksiin, pakkaamiseen ja tuotannon yhtenäisyyteen.

Tavallisessa suorakaiteen muotoisessa osastossa vakiorakenne voi olla käytännöllisempi. Epäsäännöllisissä tai erittäin kompakteissa laitteissa muotoiltu tai ohut akku voi tarjota paremman integroinnin.

Ennen kuin sitoutuvat täysin räätälöityyn rakenteeseen, OEM-tiimit voivat myös vertailla kompromisseja a mukautettu litiumakku ja valmis akkupaketti.

Suunnittelussa tulee myös määritellä, vaatiiko akku:

• Sarja yhteys;

• Rinnakkaisliitäntä;

• Sarjan rinnakkaiskokoonpano;

• Solujen yhteensovittaminen;

• Erillinen suojalevy;

• Viestintäkäyttöinen BMS.

7. Määritä liitin ja johdot

Liitin on osa akun liitäntää ja se tulee vahvistaa ennen näytteenottoa.

Tarjoa:

• Tarvittaessa liittimen merkki tai sarja;

• Tapien lukumäärä;

• Liittimen suunta;

• Liittimen sijainti;

• Kaapelin pituus;

• Wire mittari;

• Johdon poistumissuunta;

• Vastakkaisuus;

• Tasapainottaa lyijyvaatimukset;

• Lataus- ja purkausjohtojen järjestely.

Akussa voi olla oikea jännite ja kapasiteetti, mutta laite ei silti integroitu, koska liitin ei ole yhteensopiva emolevyn kanssa tai koska kaapeli lähtee väärältä puolelta.

Liitin tulee tarkistaa yhdessä:

• käytettävissä oleva tila;

• Lisäyssuunta;

• Lukitusmenetelmä;

• Tärinäolosuhteet;

• Kokoamisjärjestys;

• Palveluvaatimukset;

• Vaadittu virta.

Katso tarkemmat liitännät kohdasta LiPo-akun liittimet ja mukautetut johdotusvaihtoehdot.

8. Määritä PCM-, BMS- ja lämpötilantunnistusvaatimukset

Suojausjärjestelmä tulee valita akun arkkitehtuurin ja laitevaatimusten mukaan.

Suunnitteluselosteessa tulee selvittää, tarvitseeko hanke:

• Ylilataussuoja;

• Ylipurkaussuojaus;

• Ylivirtasuojaus;

• Oikosulkusuojaus;

• Lämpötilan valvonta;

• Solujen tasapainotus;

• Tilaustiedot;

• Viestintätoiminnot;

• Latauksen ja purkamisen ohjaus;

• Älykäs akkukäyttöliittymä.

Yksikennoinen akku voi käyttää suojapiiriä, jolla on suhteellisen yksinkertaiset toiminnot. Monikennoinen akkupakkaus saattaa vaatia kehittyneemmän BMS:n solujen valvontaan, tasapainottamiseen, vian tallentamiseen, tiedonsiirtoon tai järjestelmäintegraatioon.

Ostajan tulee myös selittää suojajärjestelmän rooli:

• Ohjataanko laturia akulla?

• Tarvitseeko laite akun tilatietoja?

• Onko NTC vaadittu?

• Kommunikoiko laite SMBus-, CAN- tai muun protokollan kautta?

• Onko BMS:n oltava akkukotelon sisällä vai ulkopuolella?

Jos haluat yleisen selityksen suojausjärjestelmän valinnasta, linkki PCM vs. BMS LiPo-akuille.

9. Kuvaa käyttöympäristö

Akun suorituskyky ja suunnitteluvaatimukset voivat muuttua merkittävästi käyttöympäristön mukaan.

Eritelmän tulee sisältää:

• Käyttölämpötila-alue;

• Varastointilämpötila;

• Latauslämpötila;

• Kosteus;

• Tärinä;

• Järkyttää;

• Altistuminen pölylle tai vedelle;

• Korkeus;

• Sisä- tai ulkokäyttöön;

• Odotettu käyttöikä;

• Varastointiaika ennen asennusta.

Lämpötila on erityisen tärkeä, koska lataus- ja purkuolosuhteet eivät välttämättä ole samat. Ulkona, teollisuuslaitteen sisällä tai lämpöä tuottavan komponentin lähellä käytetty akku saattaa vaatia lisälämpöarviointia.

Suunnittelussa tulee myös tunnistaa, onko paristolokero:

• Täysin suljettu;

• tuuletettu;

• Lähellä lämmönlähdettä;

• Alttiina suoralle auringonvalolle;

• Aloittaa toistuville mekaanisille liikkeille.

Nämä tiedot tulee ottaa huomioon ennen kennon, suojausjärjestelmän, kotelon ja testaussuunnitelman valintaa.

10. Vahvista latausvaatimukset

Mukautetun akun tulee olla yhteensopiva aiotun latausjärjestelmän kanssa.

Tarjoa:

• laturin tyyppi;

• Laturin lähtöjännite;

• Suurin latausvirta;

• latausmenetelmä;

• Tasapainotusvaatimukset;

• Latausliitin;

• Latauslämpötilan rajat;

• Odotettu latausaika;

• Tapahtuuko lataus laitteen sisällä.

Akun valmistajan tulee ymmärtää, miten laturi, akku, suojajärjestelmä ja laite toimivat yhdessä. Akun tekniset tiedot, jotka eivät sisällä laturia, voivat olla puutteellisia.

Laturia ei tule valita vain akun nimelliskapasiteetin mukaan. Sen tulee myös vastata akun kokoonpanoa, suojausasetuksia, latausjännitettä, virtarajoja ja käyttöolosuhteita.

11. Valmistele testaus- ja validointivaatimukset

Ennen massatuotantoa akun rakenne tulee validoida laitetta vastaan.

Alkuperäisen projektin tiedotteen tulee yksilöidä odotettu validoinnin laajuus, kuten:

• Kapasiteetin testaus;

• Varauksen ja purkauksen testaus;

• Ajonaikainen vahvistus;

• Huippuvirran testaus;

• Sisäisen vastuksen mittaus;

• Lämpötilan valvonta;

• Liittimen ja kaapelin tarkastus;

• Mekaaninen istuvuus;

• Tärinä- tai iskutestaus;

• Toistuva lataus ja purkaminen;

• Laitetason integrointitestaus.

Testiolosuhteet on määriteltävä mahdollisimman selkeästi. Kapasiteettitulokset voivat vaihdella virran, lämpötilan, katkaisujännitteen, lataustavan ja testilaitteiden mukaan.

Näytteen tulee edustaa suunniteltua tuotantosuunnitelmaa. Jos kenno, suojalevy, liitin, johto tai kotelo muuttuvat testauksen jälkeen, projekti saattaa vaatia lisätarkastelua tai validointia.

Katso vaiheittainen näkymä vaatimusten tarkastelusta, prototyyppien kehittämisestä, validoinnista, pilottituotannosta ja massatuotannosta, ks. Prototyypistä massatuotantoon: mukautetun akun kehitysvaiheet.

Tämä artikkeli keskittyy tietoihin, joita tarvitaan ennen suunnittelua ja tarjousta. Yksityiskohtaiset näytteen hyväksymiskriteerit tulee käsitellä erillisessä akkunäytteen validointioppaassa.

12. Tunnista vaatimustenmukaisuus ja dokumentointitarpeet

Vaatimustenmukaisuus riippuu akun rakenteesta, kohdemarkkinoista, tuoteryhmästä, kuljetustavasta ja asiakkaan vaatimuksista.

Ennen tarjouksen tekemistä selvitä, voiko projekti edellyttää:

• YK 38.3 -testiasiakirjat;

• SDS tai MSDS;

• Tuotteen tekniset tiedot;

• Akkujen etiketit;

• Kuljetusasiakirjat;

• RoHS- tai muut materiaaliselosteet;

• Markkinakohtaiset vaatimukset;

• Asiakaskohtaiset tarkastuspöytäkirjat.

Ostajan tulee myös selventää:

• Kohdemaat;

• Toimitusmenetelmä;

• Tuotteen luokitus;

• Onko akku toimitettu asennettuna laitteeseen;

• Tarvitseeko asiakas testiraportin tai -ilmoituksen;

• Onko asiakirjojen katettava tietty akkumalli tai tuotantosuunnitelma.

Sertifiointi- ja kuljetusasiakirjat tulee verrata lopulliseen akun rakenteeseen. Aiemman prototyypin asiakirja ei välttämättä edusta automaattisesti myöhempää tuotantosuunnitelmaa.

13. OEM-akun teknisten tietojen tarkistuslista

Ennen kuin pyydät tarjousta, vahvista seuraavat asiat.

Sovellus

• Laitteen nimi ja sovellus;

• Toimintatilat;

• Ajonaikainen tavoite;

• Toimintaympäristö;

• Odotettu tuotantovaihe.

Sähkö

• Nimellisjännite;

• Täysi latausjännite;

• Kapasiteetti;

• Normaali virta;

• Huippuvirta;

• Latausvirta;

• Katkaisuvaatimukset.

Mekaaninen

• Suurin pituus;

• Suurin leveys;

• Suurin paksuus;

• Painorajoitus;

• Liitin tilaa;

• Asennusmenetelmä;

• Kaapeli reitti;

• Kotelon välys.

Suojaus ja käyttöliittymä

• PCM tai BMS;

• NTC;

• Solujen tasapainotus;

• Viestintä;

• Liitin;

• langan pituus;

• Johdon ulostuloasento.

Tuotanto ja vaatimustenmukaisuus

• Prototyyppien määrä;

• Arvioitu tuotantomäärä;

• Näytteiden testausvaatimukset;

• Kohdemarkkinat;

• Asiakirjojen tarpeet;

• Pakkaus- ja toimitusvaatimukset.

Jos projekti on siirtymässä tarjouskilpailuun, on myös tärkeimmät kustannustekijät tarkistettava. Erillinen ohje mukautetut litiumakun hinta ja OEM-hinnoittelutekijät voivat auttaa hankintaryhmiä valmistautumaan tähän keskusteluun.

FAQ

Mikä on ensimmäinen askel mukautetun akun suunnittelussa?

Ensimmäinen askel on määritellä laitteen sovellus ja sen sähköiset, mekaaniset, ympäristö- ja tuotantovaatimukset. Akku tulee suunnitella laitteen ympärille sen sijaan, että se valitaan vain jännitteen tai kapasiteetin mukaan.

Mitä tietoja minun tulee lähettää mukautetulle akun valmistajalle?

Lähetä akun jännite, kapasiteetti, virrantarve, mitat, liittimen tiedot, sovellus, käyttöympäristö, odotettu määrä ja kaikki PCM/BMS-, testaus- tai vaatimustenmukaisuusvaatimukset.

Voidaanko mukautettu litiumakku valmistaa tiettyyn kokoon?

Mukautetut akun mitat voidaan kehittää laitteen rakenteen ja käytettävissä olevan asennustilan mukaan. Lopulliseen kokoon tulee sisältyä eristys, suojakomponentit, liittimet, kaapelit, toleranssit ja asennusvälys.

Pitääkö minun määrittää BMS ennen tarjouksen pyytämistä?

Sinun tulee selittää laite- ja suojausvaatimukset, mutta sinun ei välttämättä tarvitse valita tarkkaa BMS-mallia itse. Valmistaja voi suositella sopivaa PCM- tai BMS-järjestelmää tarkistettuaan akun kokoonpanon, virran, lataustavan, viestintätarpeet ja käyttöolosuhteet.

Miksi liittimen tiedot ovat tärkeitä?

Liitin vaikuttaa sähköyhteensopivuuteen, kokoonpanoon, kaapelin reititykseen, käytettävissä olevaan tilaan ja huollettavuuteen. Liittimen tyyppi, napaisuus, sijainti, kaapelin pituus ja johdon poistumissuunta tulee varmistaa ennen näytteenottoa.

Mitä tulee testata ennen massatuotantoa?

Näyte saattaa vaatia kapasiteetin, latauksen ja purkauksen, käyntiajan, virran, lämpötilan, mekaanisen sovituksen, liittimen ja laitteen integrointitestauksen. Lopullisen validointisuunnitelman tulee vastata hakemusta ja sovittua spesifikaatiota.

Johtopäätös

Täydellinen spesifikaatio on onnistuneen räätälöidyn litiumakkuprojektin perusta.

Ennen tarjouksen tai näytteen pyytämistä OEM-ostajien tulee määritellä sovellus, jännite, kapasiteetti, virrantarve, mitat, akun rakenne, liitin, suojajärjestelmä, lataustapa, käyttöympäristö, testausvaatimukset, tuotantoodotukset ja vaatimustenmukaisuusasiakirjat.

Mukautetun akun suunnittelun tarkistuslistan tarkoituksena ei ole pakottaa ostajaa tekemään jokaista teknistä päätöstä yksin. Sen tarkoituksena on antaa akun valmistajalle tarpeeksi luotettavaa tietoa, jotta se voi arvioida toteutettavuuden, tunnistaa riskit, suositella sopivaa suunnittelua ja laatia tarkemman tarjouksen.

Mukautettua litiumakkuprojektia varten jaa laitesovellus, tavoitekapasiteetti, jännite, käytettävissä oleva akkutila, nykyinen kysyntä, liitinvaatimukset, odotettu määrä ja testaustarpeet ZERNEn mukautetun akkusuunnittelutiimin kanssa. Tiimi voi tarkistaa alkuperäiset tiedot ja auttaa kehittämään sopivan akkuratkaisun näytteenottoa ja tuotantoa varten.