Ladattavan litiumioniakun valitseminen OEM-laitteelle

Ladattava litiumioniakku tulee valita osaksi koko laitejärjestelmää. Jännite, kapasiteetti, virta, mitat, liitin, suojapiiri ja laturi vaikuttavat kaikki siihen, toimiiko lopputuote luotettavasti.

Luettelossa sopiva akku ei ehkä silti täytä OEM-laitteen vaatimuksia. Se voi sopia sähköisesti, mutta ei mekaanisesti, antaa riittävän nimelliskapasiteetin, mutta ei tarpeeksi huippuvirtaa tai toimia laboratoriotestauksen aikana, mutta vaatii tuotantoa varten erilaisen BMS:n tai liittimen.

Tästä syystä OEM-tiimien tulisi arvioida akkua suhteessa laitteen todellisiin käyttöolosuhteisiin sen sijaan, että valitsisivat vain mAh:n tai fyysisen koon mukaan.

ZERNE tarjoaa litiumakkuratkaisut sovelluksiin, jotka vaativat räätälöityä jännitettä, kapasiteettia, mittoja, suojajärjestelmiä ja liitinkokoonpanoja.

Pikavastaus: Kuinka valitset ladattavan litiumioniakkupaketin?

Valitse ladattava litiumioniakku tässä järjestyksessä:

1. Määritä laitteen jännitealue ja tehoarkkitehtuuri.

2. Mittaa normaali-, maksimi- ja huippuvirrantarve.

3. Aseta tarvittava käyttöaika ja energiatavoite.

4. Tarkista akkulokero, mitat, kaapelin reitti ja painorajoitus.

5. Valitse sopiva kennokokoonpano ja akun kemia.

6. Yhdistä BMS, PCM, laturi ja liitin pakkaukseen.

7. Varmista käyttölämpötila ja ympäristöolosuhteet.

8. Testaa prototyyppinäytteitä todellisen laitteen sisällä.

9. Tarkista tuotannon johdonmukaisuus, dokumentaatio ja räätälöintituki.

10. Hyväksy lopullinen akku vasta sähköisen, mekaanisen ja järjestelmän validoinnin jälkeen.

Paras akku ei välttämättä ole se, jonka kapasiteetti on suurin. Se on se, joka täyttää laitteen jännite-, energia-, virta-, mekaaniset, turvallisuus- ja tuotantovaatimukset samanaikaisesti.

1. Aloita OEM-laitevaatimuksista

Ennen kuin otat yhteyttä akun toimittajaan, valmistele peruslaitevaatimuslomake.

Näiden tietojen avulla toimittaja voi arvioida akun integroituna komponenttina yleispakkauksen tarjoamisen sijaan.

Katso laajempi selitys siitä, miten nämä vaatimukset liittyvät pakkaussuunnitteluun Litium-Ion-akun rakenne: jännite, kapasiteetti, BMS ja käyttöaika.

2. Sovita akun jännite laitteeseen

Jännite on ensimmäinen sähköinen suojausehto.

Valitun akun on pysyttävä isäntälaitteen hyväksyttävällä syöttöalueella koko purkauksen ja latauksen ajan. Yksikennoiselle litiumakulle suunniteltu laite ei saa hyväksyä monikennopakettia ilman sopivaa virranhallintapiiriä.

Kun määrität jännitettä, tarkista:

• akun nimellinen jännite;

• täyteen ladattu jännite;

• pienin purkausjännite;

• laitteen syöttöjännite-alue;

• muuntimen tai säätimen vaatimukset;

• laturin lähtöjännite;

• BMS-katkaisuasetukset.

Esimerkiksi 7,4 V:ksi kuvatulla paketilla on nimellisjännite, mutta sen jännite muuttuu latauksen ja purkamisen aikana. Laite on suunniteltava koko toiminta-alueelle eikä vain nimellisarvolle.

Jos projektissa verrataan yleisiä monisolukokoonpanoja, yksityiskohtaiset tiedot sarja- ja rinnakkaisakkupaketin opas selittää, kuinka kennojen järjestely vaikuttaa jännitteeseen ja kapasiteettiin. Nykyisen valintaprosessin tulisi käyttää tätä kokoonpanoa vain syötteenä laajempaan laitepäätökseen.

3. Arvioi kapasiteetti- ja energiavaatimukset

Akun kapasiteetti ilmaistaan ​​yleensä ampeeritunteina tai milliampeeritunteina. Energia ilmaistaan ​​yleensä wattitunteina.

Alustava energiaarvio on:

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

Esimerkki:

7,4V × 2Ah = 14,8Wh

Tämä on nimellisenergian laskelma. Käytettävä energia voi olla pienempi seuraavista syistä:

• muuntimen häviöt;

• vastuuvapauden katkaisujännite;

• lämpötila;

• akun ikääntyminen;

• nykyinen kuormitus;

• suojarajat;

• laitteen toimintatehokkuus.

Kapasiteetti tulee siksi valita todellisen käytettävän energian tarpeen perusteella eikä pelkästään tulostetun mAh-arvon perusteella.

Katso tarkempi laskelma kohdasta Litiumioniakun kapasiteetin laskeminen.

4. Määritä suoritusaikatavoite

Sama akun kapasiteetti voi tarjota eri käyttöaikoja eri tuotteissa. Laite, jolla on vakaa pienitehoinen kuorma, käyttäytyy eri tavalla kuin moottoroitu laite, jolla on usein virtapiikkejä.

Alustava käyttöaika-arvio voidaan kirjoittaa seuraavasti:

Kesto ≈ Käytettävä akkuvirta ÷ Keskimääräinen laitteen teho

Lopputulos riippuu laitteen todellisesta kuormitusprofiilista. Insinöörien tulee erottaa toisistaan:

• valmiustilavirta;

• normaali käyttövirta;

• suurin jatkuva virta;

• huippu- tai käynnistysvirta;

• Käyttömäärä;

• uni- ja herätysvälit.

Keskimääräisen käyttöajan tavoitteen mukainen akku saattaa silti olla sopimaton, jos se ei tue laitetta ruuhkahuippujen aikana.

Yksityiskohtainen litiumakun käyttöajan laskentaopas kattaa laskentatekijät syvällisemmin. Valintavaiheessa keskeinen kysymys on, tarjoaako ehdokaspaketti riittävästi käyttöenergiaa todellisessa toimintaprofiilissa.

5. Tarkista jatkuva- ja huippupurkauskyky

Kapasiteetti ja purkauskyky ovat eri määritelmiä.

Suurikapasiteettinen akkupaketti ei välttämättä sovellu suuritehoiseen laitteeseen, jos sen kennot, suojapiiri tai johdot eivät kestä vaadittua virtaa. Päinvastoin, suuripurkauspakkaus voi tarjota enemmän virtaa kuin on tarpeen samalla kun se lisää kustannuksia, painoa tai lämpövaatimuksia.

Asiakirja:

• keskimääräinen purkausvirta;

• suurin jatkuva virta;

• huippuvirta;

• huipun kesto;

• käynnistys- tai käynnistysvirta;

• toistotaajuus;

• jännitteen laskutoleranssi.

Akkupaketti tulee arvioida järjestelmätasolla. Kennojen kapasiteetti, BMS-rajat, liittimen luokitus, kaapelin koko ja lämpöolosuhteet vaikuttavat kaikki todelliseen suorituskykyyn.

Suurvirtaprojekteissa toimittajan tulee vahvistaa kaikki purkaus- tai virtaluokituksen testausolosuhteet. Arvosanaa ilman testilämpötilaa, katkaisujännitettä ja kestoa on vaikea verrata tarkasti.

6. Valitse Cell Format ja Battery Chemistry

Kennomuoto vaikuttaa energiatiheyteen, muotoon, painoon, lämpökäyttäytymiseen ja pakkauksen joustavuuteen.

Litiumpolymeeripussisolut

Litiumpolymeeripussikennot sopivat usein, kun laite vaatii:

• ohut tai mukautettu muoto;

• kotelotilan tehokas käyttö;

• joustava pituus, leveys tai paksuus;

• matalan profiilin integrointi;

• mukautettu kaapelin tai liittimen sijainti.

Sylinterimäiset litiumionikennot

Sylinterimäiset kennot voivat olla sopivia, kun suunnittelu edellyttää:

• standardoitu lieriömäinen muoto;

• jäykkä solurakenne;

• sarja- ja rinnakkaispakkausjärjestely;

• vaihdettava tai modulaarinen pakkausrakenne;

• isompi akkukotelo.

Valinta tulee tehdä laitteen pakkauksen, virran, energian ja tuotannon vaatimusten perusteella. Sitä ei tule tehdä vain yhden kennon nimelliskapasiteetista.

Jos projektissa verrataan pussi- ja sylinterimäisiä kokoonpanoja, toimittajan tulee arvioida valmis akkupaketti sen sijaan, että verrattaisiin yksittäisten kennojen lukumäärää yksinään.

7. Vahvista akun mitat ja paino

Akun tulee sopia tuotteen koteloon aiheuttamatta puristus-, liike- tai kaapelin reititysongelmia.

Toimita toimittajalle:

• suurin paksuus;

• sallittu pituus ja leveys;

• akkutilan muoto;

• liittimen välys;

• kaapeli mutka alueella;

• kiinnitysmenetelmä;

• pehmuste- tai säilytysvaatimukset;

• enimmäispaino.

Akun nimellismitat eivät välttämättä vastaa koko asennettua kirjekuorta. Myös liitin, suojalevy, johdot, eristys, liima, vaahto ja mekaaniset kiinnikkeet vaativat tilaa.

Tyhjään koteloon sopiva akku voi häiritä:

• ruuvit tai kiinnikkeet;

• näyttö moduulit;

• antennit;

• liikkuvat osat;

• lämpöä tuottavat komponentit;

• kotelon kylkiluut;

• palvelualueet.

Laitteiden, joissa on tiukat pakkausrajoitukset, paristolokero tulee tarkistaa yhdessä puhdistuma, puristus ja turvotus.

8. Yhdistä BMS ja suojausjärjestelmä

Ladattava litiumioniakku vaatii yleensä sen kokoonpanoon ja käyttötarkoitukseen sopivan suoja- tai hallintajärjestelmän.

Suunnittelusta riippuen pakkaus voi vaatia:

• ylilataussuoja;

• ylipurkaussuojaus;

• ylivirtasuojaus;

• oikosulkusuojaus;

• lämpötilan valvonta;

• solujen tasapainotus;

• lataustilan arvio;

• viestintätoiminnot;

• latauksen ohjaus.

Oikea suojausrakenne riippuu kennojen lukumäärästä, kemiasta, nykyisestä tarpeesta, laturista ja isäntälaitteen vaatimuksista.

Yksinkertainen paketti, jossa on kaksi virtajohtoa, voi vaatia erilaisen suojajärjestelyn kuin älykäs akku, jossa on tiedonsiirto ja yksittäisten solujen valvonta.

BMS on määritettävä yhdessä:

• solun kokoonpano;

• latausvirta;

• purkausvirta;

• lämpötila-anturin vaatimukset;

• viestintäprotokolla;

• liitin pinout;

• laitepuolen ohjauslogiikka.

Artikkeli PCM vs. BMS LiPo-akuille voi auttaa selventämään eroa perussuojauksen ja edistyneemmän hallintajärjestelmän välillä.

9. Tarkista lataustapa

Ladattavan akun on oltava yhteensopiva laturin ja isäntälaitteen latausarkkitehtuurin kanssa.

Vahvistaa:

• laturin lähtöjännite;

• latausvirta;

• latausmenetelmä;

• tasapainolatausvaatimukset;

• latauslämpötilan rajat;

• laturin puolella liitin;

• maksun lopetusmenetelmä;

• tapahtuuko lataus laitteen sisällä vai ulkopuolella.

Laturin on vastattava akun solujen määrää ja latausvaatimuksia. Sopiva purkausliitin ei automaattisesti tarkoita, että pakkaus soveltuu lataukseen saman liitännän kautta.

Suunnittelutiimin tulee myös varmistaa, tukeeko laite:

• lataaminen käytön aikana;

• irrotettava akun lataus;

• ulkoiset latausasemat;

• USB-pohjainen lataus;

• omistetut akkulaturit;

• tiedonsiirto laturin ja BMS:n välillä.

Lataus tulee validoida valmiilla akulla, BMS:llä, laturilla ja laitteella yhdessä.

10. Valitse Liittimen ja kaapelin kokoonpano

Liitin vaikuttaa sekä sähköiseen suorituskykyyn että mekaaniseen integraatioon.

Määritä:

• liitinperhe tai tarkka osanumero;

• parittelu liitin;

• nykyinen vaatimus;

• jännitevaatimus;

• nastojen määrä;

• tehon ja signaalin allokointi;

• kaapelin pituus;

• lanka mittari;

• kaapeli-poistumissuunta;

• lukitus ja avaimet;

• käytettävissä oleva asennustila.

Sama akkupaketti saattaa vaatia erilaisia ​​liitinjärjestelyjä eri isäntälaitteille. Kompakti puettava tuote voi asettaa etusijalle matalaprofiilisen liittimen, kun taas teollisuustuote voi vaatia vahvempaa kiinnitystä ja suurempaa virtapolkua.

Katso yksityiskohtainen liitinpäätösprosessi Liittimen valitseminen mukautetulle litiumparistolle.

11. Harkitse käyttölämpötilaa ja ympäristöä

Akun suorituskyky muuttuu lämpötilan mukaan. Laitesovelluksen tulee määrittää, missä akku toimii, latautuu ja säilyy varastoituna.

Harkitse:

• normaali käyttölämpötila;

• pienin ja suurin käyttölämpötila;

• latauslämpötila;

• varastointilämpötila;

• altistuminen tärinälle;

• kosteus tai pöly;

• toistuva mekaaninen liike;

• lämpöä läheisestä elektroniikasta;

• lämpöeristys kotelon sisällä.

Kylmät olosuhteet voivat vähentää käytettävissä olevaa tehoa ja lisätä sisäistä vastusta. Korkeat lämpötilat voivat kiihdyttää ikääntymistä ja lisätä lämmönhallintavaatimuksia.

Akun toimittajan tulee arvioida kenno, BMS, liitin, kotelo ja latausolosuhteet yhdessä. Lämpötilavaatimus tulee sitoa lopulliseen kokoonpanoon ja testiolosuhteisiin sen sijaan, että sitä sovellettaisiin laajalti jokaiseen akkupakkaukseen.

12. Valitse joko vakioakku tai mukautettu akku

Tavallinen ladattava litiumioniakku voi olla sopiva, kun:

• jännite ja kapasiteetti vastaavat jo laitetta;

• mitat sopivat ilman muutoksia;

• liitin on yhteensopiva;

• nykyinen kapasiteetti on riittävä;

• erityistä BMS:ää ei tarvita;

• odotettu määrä ja tarjonta ovat vakaat.

Mukautettu pakkaus on sopivampi, kun laite vaatii:

• epätavalliset mitat;

• muotoiltu tai ohut akku;

• tietty kaapelin pituus;

• mukautettu liitin;

• monisoluinen sarja- ja rinnakkaiskonfiguraatio;

• korkeampi purkausnopeus;

• erityinen suoja;

• lämpötilan mittaus;

• viestintätoiminnot;

• uusi tuotekohtainen kotelo.

Kaupallinen akkupakkaussivu on sopiva kohde yleiselle tuotekysynnölle mukautetut akkuratkaisut ovat merkityksellisempiä, kun akku on suunniteltava laitteen ympärille.

13. Arvioi Toimittajan OEM-tuki

Ladattavan akun valitseminen tarkoittaa myös sen arvioimista, pystyykö toimittaja tukemaan projektia mallitarjouksen lisäksi.

Kysy toimittajalta:

• solujen valinta;

• akun suunnittelu;

• BMS- tai PCM-integraatio;

• liitin ja kaapeli räätälöinti;

• prototyyppi näytteenotto;

• sähköinen testaus;

• mekaanisen sopivuuden tarkastukset;

• tuotannon johdonmukaisuus;

• saapuvan materiaalin valvonta;

• lähetyksen tarkastus;

• tekniset asiakirjat;

• tekniset muutokset;

• tuki pilottituotannon aikana.

Toimittajan tulee pystyä selittämään, kuinka hyväksytystä näytteestä tulee massatuotantokokoonpano.

Katso laajempi näkemys siirtymisestä prototyypistä tuotantoon Litium-Ion-akkujen valmistusprosessi OEM-projekteihin.

14. Tarkista laitteen sisällä oleva akku

Akkupakettia ei tule hyväksyä vain toimittajan teknisistä tiedoista. Lopullinen näyte tulee testata todellisessa OEM-laitteessa.

Sähköinen validointi

Tarkista:

• jännitealue;

• latauskäyttäytyminen;

• vastuuvapauden suorituskyky;

• normaali virta;

• huippuvirta;

• jännitteen lasku;

• akun suojausvaste;

• laturin yhteensopivuus;

• BMS-viestintä tarvittaessa.

Mekaaninen validointi

Tarkista:

• kotelon istuvuus;

• liitin paritus;

• kaapelin reititys;

• akun säilyttäminen;

• paine tai liike osaston sisällä;

• pääsy kokoamista ja huoltoa varten;

• häiriöitä ympäröiviin osiin.

Ajonaikainen validointi

Mittaa laitteen todellinen käyttöaika seuraavasti:

• normaali toiminta;

• korkean kuormituksen toiminta;

• valmius- tai lepotilajaksot;

• toistuva käynnistys;

• realistiset lämpötilaolosuhteet.

Tuotannon validointi

Vahvistaa:

• mitat pysyvät yhtenäisinä;

• liitin ja kaapelin sijainti ovat toistettavissa;

• tarrat ja napaisuusmerkinnät ovat oikein;

• suojakomponentit vastaavat hyväksyttyä näytettä;

• testipöytäkirjat ovat saatavilla;

• tekniset muutokset vaativat hyväksynnän.

Olemassa oleva mukautetun paristonäytteen validoinnin tarkistuslista on hyödyllinen viite tuotantoa edeltävään hyväksyntään.

15. Yleiset valintavirheet

Valinta vain mAh:lla

Suurempi kapasiteetti ei takaa pidempää käyttöaikaa, jos pakkaus on liian suuri, liian painava tai ei yhteensopiva laitteen jännitteen kanssa.

Huippuvirran huomioiminen

Keskimääräinen virta voi näyttää hyväksyttävältä, kun käynnistys tai moottorin kuormitukset aiheuttavat jännitteen laskua tai suojauksen katkeamista.

Käsitellään nimellisjännitettä koko toiminta-alueena

Laitteen tulee ottaa huomioon latausjännite, purkausjännite ja katkaisuolosuhteet.

Akun valinta ennen kotelon tarkistamista

Mekaaniset ristiriidat ilmenevät usein sen jälkeen, kun liitin, BMS ja kaapeli on sisällytetty todelliseen pakkauskuoreen.

BMS:n valinta liian myöhään

BMS voi vaikuttaa virtakykyyn, liittimen liitäntään, latauskäyttäytymiseen ja pakkauksen mittoihin.

Näytteen hyväksyminen ilman testausta laitteessa

Pelkästään penkkitestaus ei välttämättä paljasta kaapelin häiriöitä, lämmön kertymistä, signaaliristiriitoja tai laitepuolen sammutuskäyttäytymistä.

Toimittajia verrataan vain yksikköhinnan perusteella

Alempi alkuhinta ei saa sisältää teknistä tukea, näytteenottoa, validointia, dokumentaatiota tai tuotannon yhdenmukaisuutta.

16. OEM-akun valinnan tarkistuslista

Ennen kuin hyväksyt ladattavan litiumioniakun, varmista:

• Laitteen jännitealue on dokumentoitu.

• Akun nimellis- ja maksimijännite ovat yhteensopivia.

• Keskimääräinen, jatkuva ja huippuvirta on määritelty.

• Ajonaikatavoite perustuu laitteen realistiseen tehoon.

• Akun mitat sisältävät liittimen ja BMS:n.

• Paino on laitteen rajan sisällä.

• Solumuoto ja konfiguraatio sopivat.

• BMS- tai PCM-vaatimukset on vahvistettu.

• Laturin yhteensopivuus on varmistettu.

• Liitin, kaapelin pituus ja liitin on hyväksytty.

• Käyttö- ja latauslämpötila-alueet on määritelty.

• Prototyyppinäytteet testataan varsinaisessa laitteessa.

• Tuotannon tarkastusvaatimukset on dokumentoitu.

• Teknisen muutoksen hyväksyntä sovitaan toimittajan kanssa.

FAQ

Mikä on tärkein ominaisuus valittaessa ladattavaa litiumioniakkua?

Jännitteen yhteensopivuus on ensimmäinen vaatimus, mutta myös virta, käyttöenergia, mitat, BMS, laturi, liitin ja käyttöympäristö on arvioitava ennen hyväksyntää.

Kuinka paljon akkukapasiteettia OEM-laite tarvitsee?

Kapasiteetti riippuu laitteen keskimääräisestä tehosta, vaaditusta käyttöajasta, järjestelmän tehokkuudesta, purkamisen katkaisusta ja käyttöolosuhteista. Tulostettua mAh-arvoa ei pidä käsitellä valmiin tuotteen tarkana käytettävissä olevana kapasiteettina.

Sopiiko tavallinen akku OEM-tuotantoon?

Vakiopaketti voi olla sopiva, jos sen jännite, kapasiteetti, mitat, virta, liitin, suojaus ja syöttöolosuhteet vastaavat laitetta. Räätälöintiä tarvitaan usein, kun laitteessa on vähän tilaa tai erityisiä sähkövaatimuksia.

Tarvitsevatko kaikki ladattavat litiumioniakut BMS:n?

Tarvittava suojaus- ja hallintajärjestelmä riippuu kennokokoonpanosta, kemiasta, laturista, virrasta ja sovelluksesta. Toimittajan tulee suositella sopivaa suojausarkkitehtuuria valmiille pakkaukselle.

Pitäisikö akku testata ennen kuin laite tulee massatuotantoon?

Kyllä. Akku tulee testata varsinaisessa laitteessa ennen massatuotantoa. Sähköiset, mekaaniset, lataus-, käyttö- ja ympäristöolosuhteet tulee sisällyttää hyväksyntäsuunnitelmaan.

Mitä tietoja OEM-ostajan tulee lähettää akun valmistajalle?

Ilmoita laitteen jännitealue, teho- ja virtaprofiili, käyttöaikatavoite, akkutilan mitat, painorajoitus, liitin, kaapelivaatimukset, lataustapa, käyttöympäristö, odotettu määrä ja vaadittu testaus.

Johtopäätös

Ladattavan litiumioniakun valitseminen OEM-laitteelle vaatii järjestelmätason arvioinnin. Jännite ja kapasiteetti ovat tärkeitä lähtökohtia, mutta ne ovat vain osa päätöstä.

Lopullisen pakkauksen tulee myös tuottaa tarvittava virta, sopia koteloon, toimia laturin kanssa, kommunikoida tarvittaessa oikein laitteen kanssa, sisältää sopivat suojaukset ja pysyä yhtenäisenä tuotannon aikana.

OEM-tiimien tulee laatia täydellinen vaatimuslomake ja validoida todellisen laitteen sisällä oleva akku ennen massatuotantoa.

Hankkeissa, jotka vaativat mukautettuja mittoja, kennokokoonpanoa, BMS-, liitin- tai kaapelisuunnittelua, ota yhteyttä ZERNE:hen mukautetun litiumakkupaketin tuen saamiseksi.