लीपो बैटरी कम्पार्टमेंट डिज़ाइन: निकासी, गर्मी, संपीड़न और सूजन भत्ता

एक LiPo बैटरी कम्पार्टमेंट को बैटरी को अपनी जगह पर रखने के अलावा और भी बहुत कुछ करना चाहिए। इसे विनिर्माण सहनशीलता को समायोजित करना चाहिए, थैली को केंद्रित दबाव से बचाना चाहिए, गति को नियंत्रित करना चाहिए, गर्मी का प्रबंधन करना चाहिए, सील और केबल क्षेत्रों को संरक्षित करना चाहिए, और उत्पाद के सेवा जीवन के दौरान अपेक्षित आयामी परिवर्तन के लिए पर्याप्त जगह छोड़नी चाहिए।

नाममात्र सेल मोटाई में मनमाना क्लीयरेंस जोड़कर सही डिब्बे का आकार निर्धारित नहीं किया जा सकता है। उत्पाद डिजाइनरों को संपूर्ण बैटरी पैक, न्यूनतम उपलब्ध बाड़े की जगह, माउंटिंग सामग्री का व्यवहार, ऑपरेटिंग तापमान और उम्र बढ़ने के बाद बैटरी की अपेक्षित स्थिति का मूल्यांकन करने की आवश्यकता है।

एक विश्वसनीय डिज़ाइन आम तौर पर चार सिद्धांतों का पालन करता है:

• डिब्बे को अधिकतम तैयार-पैक आयामों के आसपास आकार दें, न कि नाममात्र पाउच-सेल आयामों के आसपास।

• पसलियों, स्क्रू, पीसीबी किनारों, कनेक्टर्स और कठोर घटकों से स्थानीय दबाव को रोकें।

• यह माने बिना नियंत्रित प्रतिधारण का उपयोग करें कि प्रत्येक थैली सेल को समान संपीड़न की आवश्यकता होती है।

• सार्वभौमिक प्रतिशत या मिलीमीटर मान के बजाय आपूर्तिकर्ता डेटा और डिवाइस-स्तरीय सत्यापन से सूजन भत्ते को परिभाषित करें।

यह मार्गदर्शिका बताती है कि एक कॉम्पैक्ट इलेक्ट्रॉनिक डिवाइस के लिए लीपो बैटरी कम्पार्टमेंट को डिज़ाइन करते समय उन सिद्धांतों को कैसे लागू किया जाए।

बैटरी कम्पार्टमेंट डिज़ाइन क्यों मायने रखता है?

लीपो पाउच सेल उत्पाद डिजाइनरों को पतले, हल्के और अनियमित आंतरिक स्थानों का कुशलतापूर्वक उपयोग करने में मदद करते हैं। हालाँकि, थैली कठोर बेलनाकार या धातु-आवरण वाली कोशिका की तुलना में कम संरचनात्मक सुरक्षा प्रदान करती है।

इसलिए संलग्नक बैटरी एकीकरण प्रणाली का हिस्सा बन जाता है।

अनुपयुक्त कम्पार्टमेंट निम्नलिखित समस्याएँ पैदा कर सकता है:

• संयोजन के दौरान थैली का क्षतिग्रस्त होना

• बाड़े की पसलियों या पेंच मालिकों से दबाव

• केबल पिंचिंग

• कनेक्टर हस्तक्षेप

• गिरने या कंपन के दौरान बैटरी की गति

• सीलबंद उत्पाद के अंदर अत्यधिक तापमान

• बैटरी की उम्र बढ़ने के बाद विरूपण को कवर करें

• डिस्प्ले, पीसीबी, या बाड़े पर तनाव

• सर्विसिंग के दौरान बैटरी निकालने में कठिनाई

• प्रोटोटाइप और उत्पादन फिट के बीच भिन्नता

एक बैटरी जो एक प्रोटोटाइप बाड़े में फिट होती है, जरूरी नहीं कि वह उत्पादन के लिए तैयार हो। डिज़ाइन में सबसे बड़ी अनुमत बैटरी, सबसे छोटे अनुमत डिब्बे और फोम, चिपकने वाला, लेबल, इन्सुलेशन और असेंबली स्थिति में भिन्नता को ध्यान में रखना चाहिए।

तैयार बैटरी लिफाफे से शुरुआत करें

बैटरी मॉडल नंबर अक्सर पाउच सेल की अनुमानित मोटाई, चौड़ाई और लंबाई का वर्णन करता है। यह जरूरी नहीं कि उत्पाद में स्थापित संपूर्ण असेंबली का वर्णन करता हो।

एक तैयार LiPo बैटरी में ये भी शामिल हो सकते हैं:

• सुरक्षा सर्किट मॉड्यूल

• MOSFETs और अन्य इलेक्ट्रॉनिक घटक

• निकल टैब

• इन्सुलेशन टेप

• बाहरी आवरण

• गोंद

• लेबल

• तारों

• योजक

• एनटीसी थर्मिस्टर

• संचार नेतृत्व करता है

• मुड़े हुए सील या टैब क्षेत्र

ये घटक मुख्य कोशिका शरीर के बाहर प्रक्षेपण बना सकते हैं। पीसीएम क्षेत्र सक्रिय सेल क्षेत्र से अधिक मोटा हो सकता है, जबकि कनेक्टर और केबल को अतिरिक्त रूटिंग स्थान की आवश्यकता हो सकती है।

जब कॉम्पैक्ट आयाम प्राथमिकता होती है, तो ZERNE की पतली लिथियम पॉलिमर बैटरी विकल्पों का मूल्यांकन किया जा सकता है। उपलब्ध स्थान, क्षमता लक्ष्य, कनेक्टर स्थिति और सुरक्षा आवश्यकताओं के आधार पर हालाँकि, एक पतली कोशिका का चयन करने से सहनशीलता और उम्र बढ़ने की छूट की आवश्यकता दूर नहीं होती है।

टॉलरेंस स्टैक के साथ क्लीयरेंस की गणना करें

बैटरी-कम्पार्टमेंट क्लीयरेंस की गणना नाममात्र सीएडी मूल्यों के बजाय सबसे खराब स्थिति वाले आयामों से की जानी चाहिए।

एक सरलीकृत मोटाई-दिशा गणना को इस प्रकार व्यक्त किया जा सकता है:

शेष डिज़ाइन मार्जिन = न्यूनतम डिब्बे की गहराई - अधिकतम तैयार-पैक मोटाई - इन्सुलेशन और बाधा मोटाई - असेंबली क्लीयरेंस - नियोजित आयामी-परिवर्तन भत्ता

यदि फोम या किसी अन्य संपीड़ित अवधारण सामग्री का उपयोग किया जाता है, तो इसकी स्थापित मोटाई और संपीड़न सीमा को भी शामिल किया जाना चाहिए।

चौड़ाई और लंबाई पर भी यही सिद्धांत लागू होता है:

न्यूनतम साइड क्लीयरेंस = न्यूनतम उपलब्ध संलग्नक आयाम - अधिकतम बैटरी आयाम - आवश्यक असेंबली और मूवमेंट भत्ता

सबसे खराब अनुमत संयोजन के तहत परिणाम स्वीकार्य रहना चाहिए:

• बैटरी की मोटाई सहनशीलता

• बाड़े की ढलाई सहनशीलता

• फोम मोटाई सहनशीलता

• चिपकने वाली मोटाई

• लेबल और इन्सुलेशन मोटाई

• पीसीबी स्थिति

• स्क्रू-बॉस स्थिति

• असेंबली ऑफ़सेट

• तापमान से संबंधित सामग्री परिवर्तन

• अपेक्षित बैटरी आयामी परिवर्तन

यह मत मानिए कि प्रत्येक अधिकतम और न्यूनतम स्थिति समान रूप से संभावित है। एक औपचारिक सहिष्णुता विश्लेषण उत्पाद जोखिम और उत्पादन मात्रा के आधार पर सबसे खराब स्थिति वाली स्टैकिंग, सांख्यिकीय विश्लेषण या दोनों का उपयोग कर सकता है। चयनित विधि का दस्तावेजीकरण किया जाना चाहिए।

डिब्बे को कार्यात्मक क्षेत्रों में विभाजित करें

एक एकल क्लीयरेंस मान संपूर्ण बैटरी स्थान का पर्याप्त रूप से वर्णन नहीं करता है। विभिन्न क्षेत्रों को अलग-अलग उपचार की आवश्यकता होती है।

बैटरी ड्राइंग को मुख्य सेल बॉडी, सीलिंग किनारों, पीसीएम, केबल निकास, कनेक्टर और किसी भी प्रतिबंधित दबाव वाले क्षेत्रों की पहचान करनी चाहिए। पैक को एक साधारण आयताकार ब्लॉक के रूप में मानने से महत्वपूर्ण हस्तक्षेप बिंदु छिप सकते हैं।

थैली को स्थानीय दबाव से बचाएं

लीपो पाउच को तेज किनारों, खुले फास्टनरों, खुरदरी सतहों या छोटे कठोर प्रक्षेपणों के खिलाफ नहीं टिकना चाहिए।

संभावित दबाव बिंदुओं में शामिल हैं:

• पेंच युक्तियाँ

• पेंच मालिक

• इंजेक्शन-मोल्डेड पसलियाँ

• पीसीबी कोने

• घटक नेतृत्व करता है

• कनेक्टर आवास

• शीट-मेटल किनारे

• गलत संरेखित फोम

• चिपकने वाले मोती

• संलग्नक क्लिप

• असेंबली के दौरान मलबा छूट गया

व्यापक, समान रूप से वितरित संपर्क की तुलना में स्थानीय दबाव अधिक चिंताजनक है क्योंकि बल एक छोटे से क्षेत्र पर केंद्रित है।

कीप-आउट ज़ोन का उपयोग करें

आसपास के सुरक्षित क्षेत्रों को परिभाषित करें:

• थैली परिधि

• किनारों को सील करना

• मुड़े हुए टैब

• सेल-टू-पीसीएम संक्रमण

• पीसीएम घटक

• केबल सोल्डर जोड़

• तार निकास बिंदु

एक रिब जो नाममात्र बैटरी से स्पष्ट दिखाई देती है वह अभी भी अधिकतम आकार के पैक या थोड़ी गलत संरेखित उत्पादन इकाई से संपर्क कर सकती है। इसलिए कीप-आउट ज़ोन में बैटरी सहनशीलता और असेंबली-स्थिति सहनशीलता शामिल होनी चाहिए।

बंद बाड़े की समीक्षा करें

डिवाइस के पूरी तरह से असेंबल होने के बाद ही कई हस्तक्षेप समस्याएं सामने आती हैं।

डिज़ाइन सत्यापन के दौरान, पुष्टि करें कि:

• कवर बैटरी को नीचे की ओर धकेले बिना बंद हो जाता है।

• फास्टनर कोशिका पर दबाव नहीं बनाते हैं।

• बैटरी को दो बेमेल आवरण सतहों के बीच नहीं फँसाया जा सकता।

• एक पीसीबी या डिस्प्ले संरचनात्मक समर्थन के रूप में बैटरी का उपयोग नहीं करता है।

• केबल बैटरी और कठोर किनारे के बीच से नहीं गुजरती है।

• बंद होने के बाद फोम अपनी इच्छित स्थिति में रहता है।

• चिपकने वाला कठोर स्थानीय रिज में एकत्रित नहीं होता है।

• ड्रॉप या वाइब्रेशन लोड बैटरी को तेज फीचर में नहीं ले जा सकता।

खंडित आवास, दबाव-संवेदनशील फिल्में, पारदर्शी प्रोटोटाइप, आयामी स्कैनिंग और नियंत्रित टियरडाउन निरीक्षण छिपे हुए संपर्क बिंदुओं को प्रकट करने में मदद कर सकते हैं।

वास्तविक डिवाइस के आसपास थर्मल वातावरण डिज़ाइन करें

बैटरी की गर्मी केवल सेल से नहीं आती। संपूर्ण वर्तमान पथ चार्जिंग, डिस्चार्जिंग, स्टार्टअप या बार-बार पीक लोड के दौरान गर्मी उत्पन्न कर सकता है।

संभावित ताप स्रोतों में शामिल हैं:

• सेल आंतरिक प्रतिरोध

• पीसीएम या बीएमएस एमओएसएफईटी

• फ़्यूज़ और करंट-सेंस घटक

• निकेल कनेक्शन

• तारों

• कनेक्टर टर्मिनल

• चार्जर इलेक्ट्रॉनिक्स

• वोल्टेज कन्वर्टर्स

• प्रोसेसर

• प्रदर्शित करता है

• मोटर्स

• वायरलेस ट्रांसमीटर

एक सीलबंद बाड़े में गर्मी बरकरार रह सकती है जो ओपन-बेंच परीक्षण के दौरान खत्म हो जाएगी। इसलिए बैटरी को अंतिम इलेक्ट्रॉनिक्स, फोम, चिपकने वाला, चार्जिंग सिस्टम और ऑपरेटिंग प्रोफ़ाइल के साथ उत्पादन-आशय आवास में परीक्षण किया जाना चाहिए।

बैटरी को हीट सिंक के रूप में उपयोग करने से बचें

बैटरी को सीधे प्रोसेसर, पावर कनवर्टर, चार्जर आईसी, डिस्प्ले बैकलाइट या मोटर के सामने रखने से डिवाइस से उत्पन्न गर्मी सेल में स्थानांतरित हो सकती है।

जहां व्यावहारिक:

• बैटरी को प्रमुख ताप पैदा करने वाले घटकों से अलग करें।

• गर्म इलेक्ट्रॉनिक्स से बाड़े तक एक परिभाषित थर्मल पथ प्रदान करें।

• थैली के माध्यम से गर्मी को प्रसारित करने से बचें।

• कुल बाड़े के तापमान पर उनके प्रभाव की जाँच करने के बाद ही थर्मल बैरियर का उपयोग करें।

• पीसीएम क्षेत्र को अन्य संकेंद्रित ताप स्रोतों से दूर रखें।

• डिवाइस के संचालन के दौरान चार्जिंग का मूल्यांकन करें कि क्या उत्पाद इसका समर्थन करता है।

बैटरी के चारों ओर इन्सुलेशन जोड़ने से पास के घटक से सीधे गर्मी हस्तांतरण कम हो सकता है, लेकिन यह बैटरी द्वारा उत्पन्न गर्मी को भी रोक सकता है। इसलिए थर्मल डिज़ाइन का मूल्यांकन एक संपूर्ण प्रणाली के रूप में किया जाना चाहिए।

सबसे खराब प्रासंगिक स्थितियों का परीक्षण करें

थर्मल परीक्षण में उन स्थितियों को शामिल किया जाना चाहिए जो उचित रूप से उच्चतम बैटरी या घटक तापमान उत्पन्न कर सकती हैं, जैसे:

• अधिकतम इच्छित निरंतर भार

• पीक-करंट ऑपरेशन को दोहराना

• अधिकतम अनुमत धारा पर चार्ज करना

• डिवाइस सक्रिय होने पर चार्ज करना

• उच्च परिवेश तापमान

• सीधी धूप या बाहरी ताप स्रोत, जहां प्रासंगिक हो

• न्यूनतम वेंटिलेशन

• भारी भार के तहत बैटरी की कम चार्ज स्थिति

• वृद्ध-बैटरी विद्युत विशेषताएँ

• अधिकतम मोटाई वाला फोम या इन्सुलेशन

• उत्पादन-आशय संलग्नक सामग्री

बाहरी बाड़े के तापमान से अधिक मापें। डिज़ाइन के आधार पर, प्रासंगिक माप बिंदुओं में सेल फेस, पीसीएम, कनेक्टर, तार, चार्जिंग सर्किट, नजदीकी पीसीबी और उपयोगकर्ता-संपर्क सतह शामिल हो सकते हैं।

जानबूझकर स्थिति तापमान संवेदन

यदि बैटरी एनटीसी थर्मिस्टर का उपयोग करती है, तो इसकी स्थिति उस तापमान का प्रतिनिधित्व करनी चाहिए जिसे चार्जिंग या सुरक्षा प्रणाली नियंत्रित करना चाहती है।

जाँच करना:

• एनटीसी विनिर्देश और प्रतिरोध वक्र

• सेंसर का स्थान

• थर्मल संपर्क

• कनेक्टर पिनआउट

• डिवाइस व्याख्या

• चार्ज और डिस्चार्ज सीमा

• खुले या छोटे सेंसर पर प्रतिक्रिया

• सेल और सेंसर के बीच तापमान विलंब

एक एनटीसी एक तापमान संकेत प्रदान करता है। चार्जर, डिवाइस, पीसीएम या बीएमएस को उस सिग्नल की व्याख्या करनी चाहिए और आवश्यक कार्रवाई करनी चाहिए।

प्रतिधारण संपीड़न के समान नहीं है

बैटरी को अत्यधिक हिलने से रोका जाना चाहिए, लेकिन इसे जगह पर रखने के लिए स्वचालित रूप से कठोर संपीड़न की आवश्यकता नहीं होती है।

डिजाइनरों को इनमें अंतर करना चाहिए:

• निकासी: सहनशीलता, संयोजन, या आयामी परिवर्तन के लिए आवश्यक रिक्त स्थान

• अवधारण: ऐसी सुविधाएँ जो सामान्य उपयोग, कंपन, या गिरने की घटनाओं के दौरान बैटरी की गति को सीमित करती हैं

• प्रीलोड: फोम या किसी अन्य अनुरूप सामग्री द्वारा लगाया गया एक नियंत्रित प्रारंभिक बल

• संपीड़न: स्थापित संरचना द्वारा कोशिका सतहों पर लगाया गया बल

ये स्थितियाँ ओवरलैप हो सकती हैं, लेकिन वे विनिमेय नहीं हैं।

जब अनुपालन प्रतिधारण मदद कर सकता है

एक उपयुक्त फोम या इलास्टोमेर हो सकता है:

• विनिर्माण विविधता अपनाएं

• बैटरी की गति कम करें

• संपर्क को व्यापक क्षेत्र में वितरित करें

• थैली को आस-पास की कठोर सतहों से बचाएं

• सीमित यांत्रिक झटके को अवशोषित करें

• कुछ आयामी परिवर्तन को समायोजित करें

हालाँकि, फोम का चयन केवल मोटाई के आधार पर नहीं किया जाना चाहिए। इसका बल-विक्षेपण व्यवहार मायने रखता है।

एक मोटी, कड़ी फोम को एक छोटे से अंतराल में स्थापित करने पर अत्यधिक बल लगाया जा सकता है। बहुत नरम फोम एक स्थायी संपीड़न सेट ले सकता है और उम्र बढ़ने के बाद बैटरी को बनाए रखना बंद कर सकता है।

मूल्यांकन करना:

• नाममात्र फोम मोटाई

• मोटाई सहनशीलता

• संपीड़न सीमा

• न्यूनतम और अधिकतम स्थापित अंतराल पर बल लगाएं

• संपीड़न सेट

• तापमान पर निर्भरता

• उम्र बढ़ने का व्यवहार

• ज्वलनशीलता आवश्यकताएँ

• रासायनिक अनुकूलता

• चिपकने वाला व्यवहार

• असेंबली के दौरान स्थिति प्रतिधारण

अधिकतम बल की स्थिति सबसे मोटी बैटरी, सबसे मोटे फोम और सबसे छोटे डिब्बे के साथ हो सकती है। न्यूनतम-धारण स्थिति सबसे पतली बैटरी, सबसे पतले फोम, सबसे बड़े डिब्बे और पुराने फोम के साथ हो सकती है।

दोनों स्थितियों की जांच होनी चाहिए.

स्थानीय या अनियंत्रित संपीड़न से बचें

ख़राब संपीड़न डिज़ाइन में शामिल हैं:

• थैली के केंद्र में दबने वाली एक संकीर्ण पसली

• एक स्क्रू बॉस एक सेल फेस से संपर्क कर रहा है

• पतले फोम के माध्यम से दबाने वाला एक कठोर पीसीबी घटक

• एक छोटा फोम पैड जो एक संकेंद्रित भार उत्पन्न करता है

• बन्धन के बाद कोशिका पर झुकता हुआ एक बाड़ा आवरण

• चिपकने वाला बैटरी के नीचे असमान रूप से लगाया गया

• सेल और हाउसिंग के बीच फंसा एक कनेक्टर

• फ़ोम सूजन की दिशा के केवल एक हिस्से को कवर करता है

यदि कोई सेल आपूर्तिकर्ता एक नियंत्रित संपीड़न रेंज निर्दिष्ट करता है, तो संलग्नक और प्रतिधारण प्रणाली को उस आवश्यकता के अनुसार डिज़ाइन और मान्य किया जाना चाहिए। किसी भिन्न पाउच सेल, रसायन विज्ञान, आकार या एप्लिकेशन से संपीड़न मान स्वचालित रूप से कॉपी नहीं किए जाने चाहिए।

उचित सूजन भत्ता प्रदान करें

'सूजन भत्ता' का मतलब यह नहीं है कि एक स्पष्ट रूप से विफल बैटरी सेवा में बनी रहनी चाहिए। इसका मतलब है कि डिब्बे को बैटरी और आसन्न घटकों पर हानिकारक दबाव से बचाते हुए अनुमोदित परिचालन जीवन के दौरान अपेक्षित आयामी व्यवहार के अनुसार डिज़ाइन किया गया है।

कई तंत्रों के कारण थैली-सेल की मोटाई बदल सकती है:

• चार्ज और डिस्चार्ज के दौरान प्रतिवर्ती परिवर्तन

• तापमान संबंधी विस्तार

• धीरे-धीरे उम्र बढ़ने से संबंधित मोटाई में वृद्धि

• गैस उत्पादन गिरावट या असामान्य स्थितियों से जुड़ा हुआ है

इन तंत्रों को एक समान स्थिति के रूप में नहीं माना जाना चाहिए।

मान्य सीमाओं के भीतर एक छोटा, अपेक्षित मोटाई परिवर्तन तेजी से वृद्धि, असामान्य गर्मी, गंध, रिसाव, बाड़े की विकृति, या प्रदर्शन की हानि के साथ असामान्य सूजन से अलग है। किसी उत्पाद में असामान्य बैटरी स्थितियों के लिए परिभाषित निरीक्षण और सेवा मानदंड होने चाहिए।

सार्वभौमिक सूजन प्रतिशत का उपयोग न करें

आवश्यक भत्ता निम्नलिखित कारकों पर निर्भर करता है:

• कोशिका रसायन

• इलेक्ट्रोड डिज़ाइन

• नाममात्र की मोटाई

• अधिकतम चार्ज वोल्टेज

• राज्य प्रभारी सीमा

• चार्ज और डिस्चार्ज करंट

• परिचालन तापमान

• भंडारण तापमान

• आवेश की उच्च अवस्था में बिताया गया समय

• चक्र-जीवन लक्ष्य

• कैलेंडर-जीवन लक्ष्य

• लागू संपीड़न

• सेल निर्माण भिन्नता

• जीवन समाप्ति मानदंड

बैटरी आपूर्तिकर्ता को प्रस्तावित सेल और उपयोग की शर्तों के लिए लागू आयामी सीमाएं या परीक्षण डेटा प्रदान करना चाहिए। यदि आपूर्तिकर्ता पर्याप्त जानकारी प्रदान नहीं कर सकता है, तो डिज़ाइन टीम को नियंत्रित उम्र बढ़ने और डिवाइस-स्तरीय सत्यापन के माध्यम से भत्ता स्थापित करना चाहिए।

विचार करें कि बैटरी किस चीज़ पर दबाव डाल सकती है

यदि मोटाई बढ़ती है, तो पहचानें कि कौन सा घटक भार प्राप्त करता है।

संभावित परिणामों में शामिल हैं:

• उठाने का प्रदर्शन करें

• आवरण विकृति

• पीसीबी झुकना

• कनेक्टर विस्थापन

• चिपकने वाला पृथक्करण

• पर्यावरण सीलन का नुकसान

• थैली पर दबाव बढ़ गया

• बाड़े को खोलने में कठिनाई

• बैटरी निकालने के दौरान क्षति

डिब्बे को बैटरी विस्तार को सीधे नाजुक डिस्प्ले, तेज पीसीबी फीचर या कठोर फास्टनर में स्थानांतरित नहीं करना चाहिए।

जहां उपयुक्त हो, अनुरूप सामग्री और एक परिभाषित विस्तार दिशा का उपयोग करें। सुनिश्चित करें कि आयाम बदलने पर थैली की परिधि और सील क्षेत्र सुरक्षित रहें।

चिपकने वाला, फोम, और इन्सुलेशन के लिए खाता

माउंटिंग सामग्री यांत्रिक और थर्मल डिज़ाइन दोनों को प्रभावित करती है।

गोंद

चिपकने वाला हिलने-डुलने को रोक सकता है, लेकिन यह भी हो सकता है:

• अनियोजित मोटाई जोड़ें

• एक असमान समर्थन सतह बनाएं

• सेवा निष्कासन को कठिन बनाएं

• हटाते समय थैली को क्षतिग्रस्त कर दें

• ऊँचे तापमान पर शक्ति खोना

• लंबे समय तक भार के नीचे रेंगना

• वांछित थर्मल पथ को अवरुद्ध करें

यदि बैटरी सेवा योग्य है, तो एक नियंत्रित निष्कासन विधि जैसे एक सुलभ पुल टैब या अन्य अनुमोदित रिलीज़ सुविधा शामिल करें। हटाने का बल और दिशा थैली को मोड़ना, छेदना या तेजी से मोड़ना नहीं चाहिए।

फोम

फोम को व्यापक, पूर्वानुमानित संपर्क प्रदान करना चाहिए। छोटे पैड उच्च स्थानीय भार पैदा कर सकते हैं और असेंबली के दौरान पैक को झुका सकते हैं।

फोम का दस्तावेजीकरण करें:

• सामग्री

• श्रेणी

• मोटाई

• घनत्व

• कठोरता या बल-विक्षेपण डेटा

• गोंद

• जगह

• क्षेत्र

• अभिविन्यास

• संपीड़न सीमा

'आवश्यकतानुसार फोम जोड़ें' उत्पादन के लिए तैयार बैटरी माउंटिंग विनिर्देश नहीं है।

इन्सुलेशन और बाधाएं

बैटरी और प्रवाहकीय या अपघर्षक सतहों के बीच इन्सुलेशन की आवश्यकता हो सकती है। इसकी मोटाई, किनारे का कवरेज, तापमान रेटिंग और असेंबली क्षति के प्रतिरोध को डिजाइन में शामिल किया जाना चाहिए।

एक पतली फिल्म जो असेंबली के दौरान बदलती है, थैली की विश्वसनीय रूप से रक्षा नहीं कर सकती है। डिज़ाइन को अपनी स्थिति को नियंत्रित करना चाहिए और सिलवटों या उजागर किनारों को रोकना चाहिए।

केबल और कनेक्टर स्पेस को अलग से डिज़ाइन करें

केबल को बैटरी के आसपास खाली जगह का हिस्सा नहीं माना जाना चाहिए।

डिब्बे को प्रदान करना होगा:

• एक परिभाषित केबल मार्ग

• पर्याप्त मोड़ त्रिज्या

• तनाव से राहत

• तेज किनारों से निकासी

• कनेक्टर जुड़ाव के लिए स्थान

• बाड़े के क्लिप और स्क्रू से सुरक्षा

• असेंबली के लिए प्रवेश

• बार-बार झुकने से सुरक्षा

• सही कनेक्टर ओरिएंटेशन

• ध्रुवीयता और पिनआउट नियंत्रण

जब तक बैटरी और डिवाइस डिज़ाइन विशेष रूप से इसकी अनुमति न दें, थैली के नीचे अतिरिक्त तार न डालें। एक लूप वाली केबल एक दबाव बिंदु बना सकती है और बैटरी की स्थिति को असंगत बना सकती है।

यदि बैटरी की मोटाई बदलती है तो केबल निकास भी स्पष्ट रहना चाहिए। अन्यथा, विस्तार तार को खींच सकता है, सोल्डर जोड़ पर दबाव डाल सकता है, या कनेक्टर को हिला सकता है।

सील और टैब क्षेत्रों को संरचनात्मक भार से मुक्त रखें

शीर्ष सील, साइड सील, मुड़े हुए किनारे और टैब संक्रमण पर विशेष ध्यान देने की आवश्यकता है।

टालना:

• सील की तीव्र तह

• टैब क्षेत्र में क्लैंपिंग

• केबल के माध्यम से टैबों को खींचना

• थैली के किनारे के पास एक स्क्रू बॉस का पता लगाना

• पोजीशनिंग स्टॉप के रूप में सील का उपयोग करना

• मुड़े हुए किनारे पर केबल को रूट करना

• चिपकने वाला वहां लगाना जहां यह इच्छित सील ज्यामिति को बाधित करता है

यांत्रिक स्टॉप को अनुमोदित क्षेत्रों पर कार्य करना चाहिए और भार को उचित रूप से वितरित करना चाहिए। आपूर्तिकर्ता ड्राइंग को उन क्षेत्रों की पहचान करनी चाहिए जहां दबाव, झुकना या चिपकने वाला प्रतिबंधित है।

एक व्यावहारिक लीपो बैटरी कम्पार्टमेंट डिज़ाइन प्रक्रिया

चरण 1: डिवाइस आवश्यकताओं को परिभाषित करें

दस्तावेज़:

• उपलब्ध त्रि-आयामी स्थान

• आवश्यक क्षमता और रनटाइम

• नाममात्र वोल्टेज

• निरंतर और चरम धारा

• चार्जिंग विधि और करंट

• परिचालन और भंडारण तापमान

• अपेक्षित उत्पाद जीवन

• विधानसभा की प्रक्रिया

• ड्रॉप और कंपन आवश्यकताएँ

• सेवाक्षमता

• लक्ष्य बाज़ार और लागू आवश्यकताएँ

चरण 2: एक तैयार-पैक ड्राइंग प्राप्त करें

एक ड्राइंग का अनुरोध करें जिसमें शामिल हो:

• अधिकतम मोटाई, चौड़ाई और लंबाई

• आयामी सहनशीलता

• पीसीएम स्थान

• अधिकतम स्थानीय अनुमान

• सील और टैब क्षेत्र

• केबल निकास

• तार की लंबाई

• योजक

• लेबल और इन्सुलेशन

• माप की शर्तें

• प्रतिबंधित दबाव वाले क्षेत्र

ज़र्न का कस्टम ली-पॉलीमर बैटरी समाधान सेल चयन, पीसीएम या बीएमएस, एनटीसी, तार, कनेक्टर, इन्सुलेशन और ओईएम डिवाइस की विद्युत और यांत्रिक आवश्यकताओं के आसपास पैक आयामों को शामिल कर सकते हैं।

चरण 3: सहिष्णुता मॉडल बनाएं

तुलना करना:

• अधिकतम तैयार बैटरी

• न्यूनतम संलग्नक स्थान

• फोम और चिपकने वाला सहनशीलता

• विधानसभा की स्थिति

• बाहर रखें क्षेत्र

• केबल मार्ग

• आयामी-परिवर्तन भत्ता

मोटाई, चौड़ाई, लंबाई, पीसीएम, केबल और कनेक्टर क्षेत्रों के लिए अलग से विश्लेषण करें।

चरण 4: दबाव और ताप पथ की समीक्षा करें

पहचान करना:

• प्रत्येक सतह जो बैटरी को छू सकती है

• प्रत्येक घटक जो बंद होने के बाद बैटरी पर दबाव डाल सकता है

• उच्चतम-बल वाली फोम स्थिति

• आस-पास के ताप स्रोत

• इरादा थर्मल पथ

• तापमान-सेंसर स्थिति

• आयामी परिवर्तन के लिए उपलब्ध दिशा

चरण 5: उत्पादन-आशय प्रोटोटाइप बनाएं

प्रतिनिधि का प्रयोग करें:

• बैटरी के नमूने

• बाड़े की सामग्री

• फोम

• गोंद

• पीसीबी

• प्रदर्शन

• फास्टनर

• केबल रूटिंग

• अभियोक्ता

• डिवाइस फ़र्मवेयर

एक 3डी-मुद्रित संलग्नक प्रारंभिक फिट जांच में मदद कर सकता है, लेकिन इसकी कठोरता, थर्मल व्यवहार और सहनशीलता उत्पादन आवास से भिन्न हो सकती है।

चरण 6: एकाधिक सहनशीलता स्थितियों का परीक्षण करें

जहां व्यावहारिक हो, वहां प्रतिनिधित्व करने वाले संयोजनों का मूल्यांकन करें:

• न्यूनतम आकार के डिब्बे में अधिकतम आकार की बैटरी

• अधिकतम आकार के डिब्बे में न्यूनतम आकार की बैटरी

• अधिकतम फोम मोटाई

• उम्र बढ़ने के बाद न्यूनतम फोम प्रतिधारण

• चार्ज की प्रासंगिक स्थिति में बैटरी

• उच्च और निम्न परिचालन तापमान

• असेंबली-स्थिति चरम सीमा

चरण 7: संपूर्ण उत्पाद का सत्यापन करें

प्रासंगिक परीक्षणों में शामिल हो सकते हैं:

• असेंबली और बाड़े का बंद होना

• असेंबली के बाद दृश्य निरीक्षण

• गिरना और कंपन

• चार्ज

• अधिकतम सतत भार

• चरम भार को दोहराना

• तापमान वृद्धि

• केबल प्रतिधारण

• कनेक्टर पहुंच

• फोम उम्र बढ़ने

• ठंडा - गरम करना

• बैटरी हटाना

• त्वरित उम्र बढ़ना

• चक्र-जीवन आयामी जाँच

• भंडारण आयामी जांच

प्रासंगिक परीक्षण से पहले और बाद में बैटरी को मापें और दबाव के निशान, पाउच क्षति, केबल घिसाव, फोम विस्थापन, चिपकने वाली विफलता और बाड़े की विकृति का निरीक्षण करें।

चरण 8: स्वीकृत निर्माण को फ़्रीज़ करें

नियंत्रण:

• बैटरी भाग संख्या और संशोधन

• अधिकतम तैयार आयाम

• सेल मॉडल

• पीसीएम या बीएमएस

• कनेक्टर और तार

• फोम विशिष्टता

• चिपकने वाला विशिष्टता

• इन्सुलेशन

• स्थापित करने की स्थिति

• केबल मार्ग

• संलग्नक आयाम

• निरीक्षण विधि

• स्वीकृति सीमा

ज़र्न का ली-पॉलीमर बैटरी गुणवत्ता नियंत्रण प्रणाली सेल ट्रैकिंग, संरचनात्मक निरीक्षण, प्रक्रिया निगरानी और अंतिम प्रदर्शन सत्यापन को कवर करती है। इन उत्पादन नियंत्रणों को कम्पार्टमेंट डिज़ाइन के दौरान महत्वपूर्ण के रूप में पहचानी गई बैटरी विशेषताओं से जोड़ा जाना चाहिए।

सामान्य बैटरी कम्पार्टमेंट डिज़ाइन गलतियाँ

बैटरी कम्पार्टमेंट डिज़ाइन चेकलिस्ट

बैटरी लिफ़ाफ़ा

• अधिकतम तैयार-पैक मोटाई की पुष्टि की गई

• अधिकतम चौड़ाई और लंबाई की पुष्टि की गई

• पीसीएम प्रक्षेपण शामिल है

• लेबल, टेप और इन्सुलेशन शामिल हैं

• केबल निकास और कनेक्टर लिफाफा शामिल है

• माप की शर्तें प्रलेखित

निकासी और सहनशीलता

• न्यूनतम संलग्नक आयाम की पुष्टि की गई

• बैटरी और बाड़े की सहनशीलता का विश्लेषण किया गया

• असेंबली-स्थिति सहिष्णुता शामिल है

• कीप-आउट जोन परिभाषित

• न्यूनतम असेंबली क्लीयरेंस की पुष्टि की गई

• सेवा-जीवन आयामी-परिवर्तन भत्ता उचित

यांत्रिक सुरक्षा

• थैली के पास कोई नुकीला किनारा नहीं

• कोई पेंच या रिब संपर्क नहीं

• सील और टैब क्षेत्र सुरक्षित

• बैटरी की गति नियंत्रित

• ड्रॉप और कंपन भार का मूल्यांकन किया गया

• बैटरी को बिना ज़ोर लगाए लगाया जा सकता है

• थैली को क्षति पहुंचाए बिना बैटरी को हटाया जा सकता है

फ़ोम और चिपकने वाला

• फोम सामग्री और ग्रेड निर्दिष्ट

• अधिकतम और न्यूनतम संपीड़न का मूल्यांकन किया गया

• उम्र बढ़ने और संपीड़न सेट की समीक्षा की गई

• संपर्क क्षेत्र विस्तृत एवं नियंत्रित है

• चिपकने वाली मोटाई शामिल है

• चिपकने वाले तापमान व्यवहार की समीक्षा की गई

• जहां आवश्यक हो वहां हटाने की विधि परिभाषित की गई है

थर्मल डिज़ाइन

• आसपास के ताप स्रोतों की पहचान की गई

• बैटरी का उपयोग हीट सिंक के रूप में नहीं किया जाता है

• पीसीएम तापमान का मूल्यांकन किया गया

• चार्जिंग तापमान का मूल्यांकन किया गया

• अधिकतम-लोड तापमान का मूल्यांकन किया गया

• उत्पादन-आशय संलग्नक का परीक्षण किया गया

• तापमान-सेंसर स्थान सत्यापित

केबल और कनेक्टर

• केबल मार्ग परिभाषित

• मोड़ त्रिज्या स्वीकार्य

• तनाव से राहत प्रदान की गई

• केबल को पिन नहीं किया जा सकता

• कनेक्टर को असेंबल और सर्विस किया जा सकता है

• ध्रुवीयता और पिनआउट सत्यापित

• विस्तार केबल पर नहीं खींच सकता

सत्यापन और उत्पादन

• एकाधिक बैटरी नमूनों का परीक्षण किया गया

• सबसे खराब स्थिति वाले सहनशीलता संयोजनों की समीक्षा की गई

• उत्पादन-आशय आवासों का उपयोग किया गया

• उम्र बढ़ने या चक्र से संबंधित आयाम मापे गए

• ड्रॉप और कंपन निरीक्षण पूरा हो गया

• स्वीकृत बैटरी और संलग्नक संशोधन जमे हुए हैं

• फोम, चिपकने वाला, और इन्सुलेशन नियंत्रित

• आपूर्तिकर्ता परिवर्तन-अधिसूचना आवश्यकताएँ स्थापित की गईं

लीपो बैटरी आपूर्तिकर्ता को भेजने के लिए जानकारी

बैटरी चयन और कम्पार्टमेंट समीक्षा का समर्थन करने के लिए, प्रदान करें:

• उपलब्ध बैटरी-स्पेस ड्राइंग

• न्यूनतम आंतरिक आयाम

• प्रतिबंधित क्षेत्र और आस-पास के घटक

• लक्ष्य बैटरी क्षमता

• नाममात्र वोल्टेज

• निरंतर धारा

• शिखर-वर्तमान परिमाण, अवधि और आवृत्ति

• चार्जिंग वोल्टेज और करंट

• रनटाइम लक्ष्य

• परिचालन और भंडारण तापमान

• उत्पाद-जीवन लक्ष्य

• कनेक्टर और तार आवश्यकताएँ

• पीसीएम, बीएमएस, या एनटीसी आवश्यकताएँ

• गिरावट और कंपन की स्थिति

• स्थापना विधि

• फोम या चिपकने वाला प्रस्ताव

• सेवाक्षमता आवश्यकताएँ

• अपेक्षित उत्पादन मात्रा

• लक्ष्य बाज़ार और अनुपालन आवश्यकताएँ

एक त्रि-आयामी संलग्नक मॉडल उपयोगी है, लेकिन आयाम, सहनशीलता, अनुभाग दृश्य, पेंच स्थान और कीप-आउट ज़ोन के साथ एक स्पष्ट दो-आयामी ड्राइंग प्रारंभिक समीक्षा के लिए अधिक प्रभावी हो सकता है।

निष्कर्ष

एक विश्वसनीय LiPo बैटरी कम्पार्टमेंट संपूर्ण बैटरी सिस्टम के लिए डिज़ाइन किया गया है, न कि नाममात्र पाउच-सेल आकार के लिए।

डिज़ाइन को तैयार-पैक सहनशीलता, असेंबली, केबल रूटिंग और उचित सेवा-जीवन आयामी परिवर्तन के लिए पर्याप्त स्थान प्रदान करना चाहिए। साथ ही, इसे अत्यधिक गति, संकेंद्रित दबाव, अनियंत्रित संपीड़न और आस-पास के इलेक्ट्रॉनिक्स से गर्मी के संपर्क को रोकना चाहिए।

फोम, चिपकने वाला, इन्सुलेशन, संलग्नक पसलियाँ, फास्टनरों और केबल रूटिंग सभी अंतिम बैटरी वातावरण को प्रभावित करते हैं। इन विवरणों को उत्पादन-लाइन समायोजन पर छोड़ने के बजाय निर्दिष्ट और मान्य किया जाना चाहिए।

सबसे महत्वपूर्ण बात यह है कि कोई सार्वभौमिक निकासी, संपीड़न बल, या सूजन भत्ता नहीं है जो प्रत्येक लीपो बैटरी पर लागू होता है। अंतिम मान चयनित सेल, तैयार-पैक निर्माण, ऑपरेटिंग प्रोफ़ाइल, तापमान सीमा, उत्पाद-जीवन लक्ष्य, आपूर्तिकर्ता डेटा और उत्पादन-आशय डिवाइस में परीक्षण पर आधारित होना चाहिए।

संलग्नक डिज़ाइन को स्थिर करने से पहले इन कारकों की समीक्षा करके, ओईएम टीमें लेट-स्टेज फिट समस्याओं को कम कर सकती हैं, असेंबली और उपयोग के दौरान थैली की रक्षा कर सकती हैं, और बैटरी सैंपलिंग से बड़े पैमाने पर उत्पादन तक अधिक विश्वसनीय मार्ग बना सकती हैं।

अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्नों

LiPo बैटरी डिब्बे में कितनी निकासी होनी चाहिए?

कोई सार्वभौमिक निकासी मूल्य नहीं है. डिब्बे की गणना अधिकतम तैयार-पैक आयामों, न्यूनतम संलग्नक आयामों, असेंबली आवश्यकताओं, फोम या चिपकने वाली सहनशीलता, केबल स्थान और उत्पाद के इच्छित जीवन के दौरान आयामी परिवर्तन के लिए उचित भत्ते का उपयोग करके की जानी चाहिए।

क्या LiPo बैटरी को बाड़े में कसकर फिट होना चाहिए?

बैटरी को अनियंत्रित निचोड़ने या स्थानीय दबाव के बिना बरकरार रखा जाना चाहिए। केवल नाममात्र आयामों के आधार पर एक चुस्त फिट अत्यधिक हो सकता है जब बैटरी, फोम और बाड़े की सहनशीलता उनके सबसे खराब स्थिति संयोजन तक पहुंच जाती है।

क्या LiPo बैटरी को संपीड़न की आवश्यकता है?

कुछ पाउच-सेल एप्लिकेशन नियंत्रित संपीड़न का उपयोग करते हैं, जबकि अन्य परिभाषित क्लीयरेंस के साथ अनुपालन प्रतिधारण का उपयोग करते हैं। सही दृष्टिकोण सेल डिज़ाइन, आकार, रसायन विज्ञान, आपूर्तिकर्ता आवश्यकताओं, लोड प्रोफ़ाइल और इच्छित जीवन पर निर्भर करता है। किसी असंबंधित सेल से संपीड़न मान की प्रतिलिपि न बनाएं।

क्या फोम को सीधे LiPo बैटरी पर रखा जा सकता है?

संपर्क को वितरित करने और गति को नियंत्रित करने के लिए उपयुक्त फोम का उपयोग किया जा सकता है, लेकिन इसकी सामग्री, क्षेत्र, मोटाई, संपीड़न बल, तापमान व्यवहार और उम्र बढ़ने की विशेषताओं का मूल्यांकन किया जाना चाहिए। एक छोटा या अत्यधिक कठोर फोम पैड केंद्रित दबाव बना सकता है।

मुझे LiPo बैटरी में सूजन की अनुमति कैसे देनी चाहिए?

भत्ता स्थापित करने के लिए आपूर्तिकर्ता आयामी डेटा और एप्लिकेशन-विशिष्ट एजिंग परीक्षणों का उपयोग करें। चार्ज की स्थिति, तापमान, चक्र जीवन, भंडारण, चार्जिंग वोल्टेज, लोड और लागू दबाव पर विचार करें। सामान्य प्रतिशत पर भरोसा न करें.

क्या सभी पाउच-सेल की मोटाई में परिवर्तन विफलता का संकेत है?

आवश्यक रूप से नहीं। थैली कोशिकाएं सीमित प्रतिवर्ती और उम्र बढ़ने से संबंधित आयामी परिवर्तनों का अनुभव कर सकती हैं। तीव्र या अत्यधिक सूजन, गर्मी, रिसाव, गंध, बाड़े की विकृति, या असामान्य प्रदर्शन को संभावित असामान्य स्थिति के रूप में माना जाना चाहिए और उत्पाद की सुरक्षा और सेवा प्रक्रिया के अनुसार संभाला जाना चाहिए।

क्या बैटरी को पीसीबी या डिस्प्ले के नीचे स्थापित किया जा सकता है?

यह संभव हो सकता है, लेकिन डिज़ाइन को बैटरी के विस्तार या बाड़े के भार को पीसीबी को मोड़ने, डिस्प्ले को उठाने, या घटकों को थैली में दबाने से रोकना चाहिए। नाजुक और नुकीले घटकों को बैटरी के लिए संरचनात्मक रुकावट नहीं बनना चाहिए।

क्या मुझे चार्ज की एक विशिष्ट स्थिति में बैटरी फिट का परीक्षण करना चाहिए?

माप और सत्यापन की शर्तों को आपूर्तिकर्ता के साथ परिभाषित किया जाना चाहिए। बैटरी के आयाम चार्ज की स्थिति, तापमान और उम्र के साथ भिन्न हो सकते हैं, इसलिए अनिर्दिष्ट चार्ज स्थिति में केवल एक नई बैटरी की जांच करना अपर्याप्त है।

बैटरी प्रोटोटाइप के दौरान फिट क्यों होती है लेकिन उत्पादन में क्यों नहीं?

संभावित कारणों में बैटरी सहनशीलता, संलग्नक मोल्डिंग सहनशीलता, पीसीएम स्थिति, फोम भिन्नता, चिपकने वाली मोटाई, केबल रूटिंग, लेबल मोटाई, असेंबली ऑफसेट, या प्रोटोटाइप और उत्पादन सामग्री के बीच अंतर शामिल हैं।

क्या अतिरिक्त बैटरी तार को थैली के नीचे संग्रहित किया जाना चाहिए?

इससे आम तौर पर तब तक बचा जाना चाहिए जब तक कि पैक और डिब्बे को विशेष रूप से उस रूटिंग के लिए डिज़ाइन नहीं किया गया हो। थैली के नीचे एक तार या कनेक्टर एक दबाव बिंदु बना सकता है और स्थापित बैटरी की ऊंचाई को असंगत बना सकता है।

मैं कैसे जांच सकता हूं कि संलग्नक बैटरी को संपीड़ित कर रहा है या नहीं?

बाड़े को बंद करने से पहले और बाद में आयामी माप की तुलना करें, जहां उपयुक्त हो, दबाव-संवेदनशील फिल्म का निरीक्षण करें, संपर्क चिह्नों के लिए बैटरी की जांच करें, फास्टनर-प्रेरित आवास विक्षेपण की समीक्षा करें, और अधिकतम बैटरी और न्यूनतम डिब्बे सहिष्णुता स्थितियों का परीक्षण करें।

बैटरी कम्पार्टमेंट का डिज़ाइन कब फ़्रीज़ किया जाना चाहिए?

उत्पादन-आशय बैटरी, संलग्नक, फोम, चिपकने वाला, इन्सुलेशन, केबल मार्ग, चार्जर और डिवाइस हार्डवेयर के आवश्यक मैकेनिकल, इलेक्ट्रिकल, थर्मल, पर्यावरण, उम्र बढ़ने और असेंबली सत्यापन पारित करने के बाद डिज़ाइन को फ्रीज करें।