Desain Kompartemen Baterai LiPo: Jarak Bebas, Panas, Kompresi, dan Tunjangan Pembengkakan

Kompartemen baterai LiPo seharusnya berfungsi lebih dari sekadar menahan baterai di tempatnya. Ini harus mengakomodasi toleransi produksi, melindungi kantong dari tekanan terkonsentrasi, mengontrol pergerakan, mengelola panas, menjaga area segel dan kabel, dan memberikan ruang yang cukup untuk perubahan dimensi yang diharapkan sepanjang masa pakai produk.

Ukuran kompartemen yang benar tidak dapat ditentukan dengan menambahkan jarak sembarang pada ketebalan sel nominal. Perancang produk perlu mengevaluasi keseluruhan paket baterai, ruang penutup minimum yang tersedia, perilaku bahan pemasangan, suhu pengoperasian, dan kondisi baterai yang diharapkan setelah penuaan.

Desain yang andal biasanya mengikuti empat prinsip:

• Ukur kompartemen di sekitar dimensi maksimum kemasan jadi, bukan dimensi nominal sel kantong.

• Cegah tekanan lokal dari rusuk, sekrup, tepi PCB, konektor, dan komponen keras.

• Gunakan retensi terkontrol tanpa berasumsi bahwa setiap sel kantong memerlukan kompresi yang sama.

• Tentukan tunjangan pembengkakan dari data pemasok dan validasi tingkat perangkat, bukan persentase universal atau nilai milimeter.

Panduan ini menjelaskan cara menerapkan prinsip-prinsip tersebut saat merancang kompartemen baterai LiPo untuk perangkat elektronik kompak.

Mengapa Desain Kompartemen Baterai Penting

Sel kantong LiPo membantu desainer produk menggunakan ruang internal yang tipis, ringan, dan tidak beraturan secara efisien. Namun, kantong tersebut memberikan perlindungan struktural yang lebih sedikit dibandingkan sel silinder kaku atau sel berselubung logam.

Oleh karena itu, enklosur menjadi bagian dari sistem integrasi baterai.

Kompartemen yang tidak sesuai dapat menimbulkan masalah seperti:

• Kerusakan kantong selama perakitan

• Tekanan dari rusuk penutup atau bos sekrup

• Kabel terjepit

• Gangguan konektor

• Pergerakan baterai saat terjatuh atau bergetar

• Suhu berlebihan di dalam produk yang disegel

• Tutupi deformasi setelah penuaan baterai

• Tekankan pada layar, PCB, atau enklosur

• Kesulitan melepas baterai selama servis

• Variasi antara prototipe dan kesesuaian produksi

Baterai yang muat dalam satu wadah prototipe belum tentu siap untuk diproduksi. Desain harus memperhitungkan baterai terbesar yang diizinkan, kompartemen terkecil yang diizinkan, dan variasi busa, perekat, label, insulasi, dan posisi perakitan.

Mulailah Dengan Amplop Baterai yang Sudah Selesai

Nomor model baterai sering kali menggambarkan perkiraan ketebalan, lebar, dan panjang sel kantong. Ini tidak serta merta menjelaskan perakitan lengkap yang terpasang pada produk.

Baterai LiPo yang sudah jadi mungkin juga mencakup:

• Modul sirkuit perlindungan

• MOSFET dan komponen elektronik lainnya

• Tab nikel

• Pita isolasi

• Pembungkus luar

• Perekat

• Label

• Kabel

• Konektor

• termistor NTC

• Petunjuk komunikasi

• Area segel atau tab terlipat

Komponen-komponen ini dapat membuat proyeksi di luar badan sel utama. Area PCM mungkin lebih tebal daripada area sel aktif, sedangkan konektor dan kabel mungkin memerlukan ruang perutean tambahan.

Ketika dimensi kompak menjadi prioritas, ZERNE's Opsi baterai polimer litium tipis dapat dievaluasi berdasarkan ruang yang tersedia, target kapasitas, posisi konektor, dan persyaratan perlindungan. Namun, memilih sel yang lebih tipis tidak menghilangkan kebutuhan akan toleransi dan tunjangan penuaan.

Hitung Izin Dengan Tumpukan Toleransi

Jarak bebas ruang baterai harus dihitung dari dimensi kasus terburuk, bukan nilai CAD nominal.

Perhitungan arah ketebalan yang disederhanakan dapat dinyatakan sebagai:

Margin desain yang tersisa = kedalaman kompartemen minimum − ketebalan kemasan akhir maksimum − ketebalan isolasi dan penghalang − jarak perakitan − tunjangan perubahan dimensi yang direncanakan

Jika busa atau bahan penahan kompresibel lainnya digunakan, ketebalan terpasang dan rentang kompresinya juga harus disertakan.

Prinsip yang sama berlaku untuk lebar dan panjang:

Jarak bebas samping minimum = dimensi penutup minimum yang tersedia − dimensi baterai maksimum − kelonggaran perakitan dan pergerakan yang diperlukan

Hasilnya harus tetap dapat diterima dalam kombinasi terburuk yang diizinkan dari:

• Toleransi ketebalan baterai

• Toleransi cetakan kandang

• Toleransi ketebalan busa

• Ketebalan perekat

• Label dan ketebalan insulasi

• posisi PCB

• Posisi bos sekrup

• Offset perakitan

• Perubahan material terkait suhu

• Perubahan dimensi baterai yang diharapkan

Jangan berasumsi bahwa setiap kondisi maksimum dan minimum mempunyai kemungkinan yang sama. Analisis toleransi formal dapat menggunakan penumpukan kasus terburuk, analisis statistik, atau keduanya, bergantung pada risiko produk dan volume produksi. Metode yang dipilih harus didokumentasikan.

Bagilah Kompartemen Menjadi Zona Fungsional

Nilai jarak bebas tunggal tidak cukup menggambarkan keseluruhan ruang baterai. Daerah yang berbeda membutuhkan perawatan yang berbeda pula.

Gambar baterai harus mengidentifikasi badan sel utama, tepi penyegelan, PCM, pintu keluar kabel, konektor, dan area bertekanan terbatas. Memperlakukan paket sebagai blok persegi panjang sederhana dapat menyembunyikan titik interferensi penting.

Lindungi Kantong Dari Tekanan Lokal

Kantong LiPo tidak boleh menempel pada tepi yang tajam, pengencang yang terbuka, permukaan kasar, atau tonjolan kecil yang keras.

Titik-titik tekanan potensial meliputi:

• Ujung sekrup

• Sekrup bos

• Iga yang dibentuk dengan injeksi

• sudut PCB

• Petunjuk komponen

• Rumah konektor

• Tepi lembaran logam

• Busa tidak sejajar

• Manik-manik perekat

• Klip penutup

• Puing-puing tertinggal selama perakitan

Tekanan lokal lebih memprihatinkan dibandingkan kontak yang luas dan merata karena gaya terkonsentrasi pada area kecil.

Gunakan Zona Larangan

Tentukan zona larangan di sekitar:

• Perimeter kantong

• Menyegel tepinya

• Tab terlipat

• Transisi sel-ke-PCM

• komponen PCM

• Sambungan solder kabel

• Titik keluar kawat

Tulang rusuk yang tampak jelas dari nominal baterai mungkin masih bersentuhan dengan paket ukuran maksimum atau unit produksi yang sedikit tidak selaras. Oleh karena itu, zona larangan harus mencakup toleransi baterai dan toleransi posisi perakitan.

Tinjau Enklosur Tertutup

Banyak masalah interferensi muncul hanya setelah perangkat dirakit sepenuhnya.

Selama verifikasi desain, konfirmasikan bahwa:

• Penutup menutup tanpa memaksa baterai turun.

• Pengencang tidak menimbulkan tekanan pada sel.

• Baterai tidak dapat terjebak di antara dua permukaan penutup yang tidak serasi.

• PCB atau layar tidak menggunakan baterai sebagai pendukung struktural.

• Kabel tidak melewati antara baterai dan tepi yang keras.

• Busa tetap pada posisi yang diinginkan setelah ditutup.

• Perekat tidak berkumpul menjadi punggungan lokal yang keras.

• Beban jatuh atau bergetar tidak dapat membuat baterai menjadi tajam.

Selubung yang dipotong, film yang peka terhadap tekanan, prototipe transparan, pemindaian dimensional, dan inspeksi pembongkaran yang terkontrol dapat membantu mengungkap titik kontak yang tersembunyi.

Rancang Lingkungan Termal di Sekitar Perangkat Nyata

Panas baterai tidak hanya berasal dari selnya saja. Jalur arus lengkap dapat menghasilkan panas selama pengisian, pengosongan, pengaktifan, atau beban puncak berulang.

Sumber panas yang mungkin meliputi:

• Resistensi internal sel

• MOSFET PCM atau BMS

• Komponen sekering dan sensor arus

• Koneksi nikel

• Kabel

• Terminal konektor

• Pengisi daya elektronik

• Konverter tegangan

• Prosesor

• Menampilkan

• Motor

• Pemancar nirkabel

Selungkup yang tertutup rapat dapat menahan panas yang akan hilang selama pengujian di bangku terbuka. Oleh karena itu, baterai harus diuji di wadah produksi dengan perangkat elektronik akhir, busa, perekat, sistem pengisian daya, dan profil pengoperasian.

Hindari Menggunakan Baterai sebagai Pendingin

Menempatkan baterai langsung pada prosesor, konverter daya, IC pengisi daya, lampu latar layar, atau motor dapat mentransfer panas yang dihasilkan perangkat ke dalam sel.

Jika praktis:

• Pisahkan baterai dari komponen utama penghasil panas.

• Sediakan jalur termal tertentu dari perangkat elektronik panas ke enklosur.

• Hindari mengarahkan panas melalui kantong.

• Gunakan penghalang termal hanya setelah memeriksa pengaruhnya terhadap suhu total ruangan.

• Jauhkan area PCM dari sumber panas terkonsentrasi lainnya.

• Evaluasi pengisian daya saat perangkat beroperasi jika produk mendukungnya.

Menambahkan isolasi di sekitar baterai dapat mengurangi perpindahan panas langsung dari komponen di dekatnya, namun juga dapat memerangkap panas yang dihasilkan oleh baterai itu sendiri. Oleh karena itu desain termal harus dievaluasi sebagai sistem yang lengkap.

Uji Kondisi Terburuk yang Relevan

Pengujian termal harus mencakup kondisi yang dapat menghasilkan suhu baterai atau komponen tertinggi, seperti:

• Beban kontinyu maksimum yang diharapkan

• Mengulangi operasi arus puncak

• Mengisi daya pada arus maksimum yang diizinkan

• Mengisi daya saat perangkat aktif

• Suhu lingkungan yang tinggi

• Sinar matahari langsung atau sumber panas eksternal, jika relevan

• Ventilasi minimal

• Status daya baterai rendah di bawah beban berat

• Karakteristik kelistrikan baterai yang sudah tua

• Busa atau insulasi dengan ketebalan maksimum

• Bahan penutup untuk tujuan produksi

Ukur lebih dari suhu enklosur eksternal. Tergantung pada desainnya, titik pengukuran yang relevan dapat mencakup permukaan sel, PCM, konektor, kabel, sirkuit pengisian daya, PCB terdekat, dan permukaan kontak pengguna.

Posisikan Penginderaan Suhu Secara Sengaja

Jika baterai menggunakan termistor NTC, posisinya harus mewakili suhu yang ingin dikontrol oleh sistem pengisian atau perlindungan.

Memeriksa:

• Spesifikasi NTC dan kurva resistansi

• Lokasi sensor

• Kontak termal

• Pinout konektor

• Interpretasi perangkat

• Batas pengisian dan pengosongan

• Respons terhadap sensor terbuka atau korsleting

• Penundaan suhu antara sel dan sensor

NTC memberikan sinyal suhu. Pengisi daya, perangkat, PCM, atau BMS harus menafsirkan sinyal tersebut dan mengambil tindakan yang diperlukan.

Retensi Tidak Sama dengan Kompresi

Baterai harus dicegah agar tidak bergerak berlebihan, namun menahannya di tempatnya tidak secara otomatis memerlukan kompresi yang kaku.

Desainer harus membedakan antara:

• Izin: ruang kosong yang diperlukan untuk toleransi, perakitan, atau perubahan dimensi

• Retensi: fitur yang membatasi pergerakan baterai selama penggunaan normal, getaran, atau terjatuh

• Preload: gaya awal terkontrol yang diterapkan oleh busa atau bahan lain yang sesuai

• Kompresi: gaya yang diterapkan pada permukaan sel oleh struktur yang terpasang

Kondisi-kondisi ini dapat saling tumpang tindih, namun tidak dapat dipertukarkan.

Ketika Retensi yang Patuh Dapat Membantu

Busa atau elastomer yang sesuai dapat:

• Ambil variasi produksi

• Kurangi pergerakan baterai

• Sebarkan kontak ke area yang luas

• Lindungi kantong dari permukaan keras di dekatnya

• Menyerap kejutan mekanis terbatas

• Mengakomodasi beberapa perubahan dimensi

Namun, busa sebaiknya tidak dipilih hanya berdasarkan ketebalannya. Perilaku pembelokan gaya itu penting.

Busa yang tebal dan kaku dapat memberikan tenaga yang berlebihan bila dipasang di celah kecil. Busa yang sangat lembut mungkin memerlukan kompresi permanen dan berhenti menahan baterai setelah menua.

Mengevaluasi:

• Ketebalan busa nominal

• Toleransi ketebalan

• Kisaran kompresi

• Paksa pada celah terpasang minimum dan maksimum

• Kumpulan kompresi

• Ketergantungan suhu

• Perilaku penuaan

• Persyaratan mudah terbakar

• Kompatibilitas kimia

• Perilaku perekat

• Retensi posisi selama perakitan

Kondisi gaya maksimum dapat terjadi pada baterai paling tebal, busa paling tebal, dan kompartemen terkecil. Kondisi retensi minimum dapat terjadi pada baterai tertipis, busa tertipis, kompartemen terbesar, dan busa tua.

Kedua kondisi tersebut harus diperiksa.

Hindari Kompresi Lokal atau Tidak Terkendali

Desain kompresi yang buruk meliputi:

• Tulang rusuk sempit menekan bagian tengah kantong

• Bos sekrup menghubungi satu permukaan sel

• Komponen PCB keras yang menekan busa tipis

• Bantalan busa kecil menghasilkan beban terkonsentrasi

• Penutup selungkup ditekuk ke sel setelah diikat

• Perekat diaplikasikan secara tidak merata di bawah baterai

• Konektor yang terperangkap di antara sel dan rumahan

• Busa hanya menutupi sebagian arah pembengkakan

Jika pemasok sel menentukan rentang kompresi terkontrol, sistem penutup dan retensi harus dirancang dan divalidasi terhadap persyaratan tersebut. Nilai kompresi dari sel kantong, bahan kimia, ukuran, atau aplikasi yang berbeda tidak boleh disalin secara otomatis.

Berikan Tunjangan Pembengkakan yang Dibenarkan

'Tunjangan pembengkakan' tidak berarti baterai yang terlihat rusak harus tetap dapat digunakan. Artinya, kompartemen dirancang berdasarkan perilaku dimensi yang diharapkan selama masa pengoperasian yang disetujui sekaligus menghindari tekanan berbahaya pada baterai dan komponen di sekitarnya.

Ketebalan sel kantong dapat berubah karena beberapa mekanisme:

• Perubahan yang dapat dibalik selama pengisian dan pengosongan

• Ekspansi terkait suhu

• Pertumbuhan ketebalan terkait penuaan secara bertahap

• Pembentukan gas terkait dengan degradasi atau kondisi abnormal

Mekanisme-mekanisme ini tidak boleh diperlakukan sebagai satu kondisi yang identik.

Perubahan ketebalan kecil yang diharapkan dalam batas yang divalidasi berbeda dengan pembengkakan abnormal yang disertai dengan pertumbuhan yang cepat, panas yang tidak biasa, bau, kebocoran, deformasi penutup, atau hilangnya kinerja. Sebuah produk harus memiliki kriteria pemeriksaan dan servis yang ditetapkan untuk kondisi baterai yang tidak normal.

Jangan Gunakan Persentase Pembengkakan Universal

Tunjangan yang diperlukan tergantung pada faktor-faktor seperti:

• Kimia sel

• Desain elektroda

• Ketebalan nominal

• Tegangan pengisian maksimum

• Kisaran biaya negara

• Arus pengisian dan pengosongan

• Suhu pengoperasian

• Suhu penyimpanan

• Waktu yang dihabiskan dengan biaya tinggi

• Target siklus hidup

• Target kehidupan kalender

• Kompresi yang diterapkan

• Variasi pembuatan sel

• Kriteria akhir kehidupan

Pemasok baterai harus memberikan batas dimensi yang berlaku atau data pengujian untuk sel yang diusulkan dan kondisi penggunaan. Jika pemasok tidak dapat memberikan informasi yang memadai, tim desain harus menetapkan tunjangan melalui penuaan terkendali dan validasi tingkat perangkat.

Pertimbangkan Apa yang Dapat Ditekan Baterai

Jika ketebalan bertambah, identifikasi komponen mana yang menerima beban.

Konsekuensi yang mungkin terjadi meliputi:

• Tampilan terangkat

• Deformasi penutup

• Pembengkokan PCB

• Perpindahan konektor

• Pemisahan perekat

• Hilangnya penyegelan lingkungan

• Peningkatan tekanan pada kantong

• Kesulitan membuka enklosur

• Kerusakan saat melepas baterai

Kompartemen tidak boleh mentransfer perluasan baterai secara langsung ke layar yang rapuh, fitur PCB yang tajam, atau pengikat yang kaku.

Jika perlu, gunakan bahan yang sesuai dan arah pemuaian yang ditentukan. Pastikan perimeter kantong dan area segel tetap terlindungi seiring perubahan dimensi.

Perhitungkan Perekat, Busa, dan Isolasi

Bahan pemasangan mempengaruhi desain mekanis dan termal.

Perekat

Perekat dapat mencegah pergerakan, namun juga dapat:

• Tambahkan ketebalan yang tidak direncanakan

• Buat permukaan penyangga yang tidak rata

• Membuat penghapusan layanan menjadi sulit

• Rusak kantong saat dikeluarkan

• Kehilangan kekuatan pada suhu tinggi

• Merayap di bawah beban jangka panjang

• Blokir jalur termal yang diinginkan

Jika baterai dapat diservis, sertakan metode pelepasan terkontrol seperti tab penarik yang dapat diakses atau fitur pelepasan lain yang disetujui. Kekuatan dan arah pelepasan tidak boleh melipat, menusuk, atau membengkokkan kantong secara tajam.

Busa

Busa harus memberikan kontak yang luas dan dapat diprediksi. Bantalan kecil dapat menimbulkan beban lokal yang tinggi dan dapat memiringkan kemasan selama perakitan.

Dokumentasikan busa:

• Bahan

• Nilai

• Ketebalan

• Kepadatan

• Data kekerasan atau defleksi gaya

• Perekat

• Lokasi

• Daerah

• Orientasi

• Kisaran kompresi

'Tambahkan busa sesuai kebutuhan' bukan spesifikasi pemasangan baterai siap produksi.

Isolasi dan Penghalang

Isolasi mungkin diperlukan antara baterai dan permukaan konduktif atau abrasif. Ketebalannya, cakupan tepinya, peringkat suhu, dan ketahanan terhadap kerusakan rakitan harus disertakan dalam desain.

Lapisan tipis yang bergeser selama perakitan tidak dapat melindungi kantong dengan andal. Desainnya harus mengontrol posisinya dan mencegah lipatan atau tepian terbuka.

Rancang Ruang Kabel dan Konektor Secara Terpisah

Kabel tidak boleh dianggap sebagai bagian dari ruang kosong di sekitar baterai.

Kompartemen harus menyediakan:

• Rute kabel yang ditentukan

• Radius tikungan yang cukup

• Pereda ketegangan

• Jarak bebas dari ujung yang tajam

• Ruang untuk keterlibatan konektor

• Perlindungan dari klip dan sekrup penutup

• Akses untuk perakitan

• Perlindungan dari pelenturan berulang

• Orientasi konektor yang benar

• Kontrol polaritas dan pinout

Jangan memaksakan kabel berlebih di bawah kantong kecuali baterai dan desain perangkat secara khusus mengizinkannya. Kabel yang melingkar dapat menimbulkan titik tekanan dan membuat posisi baterai tidak konsisten.

Pintu keluar kabel juga harus tetap bersih jika ketebalan baterai berubah. Jika tidak, pemuaian dapat menarik kabel, menekan sambungan solder, atau menggerakkan konektor.

Jagalah Area Segel dan Tab Bebas Dari Beban Struktural

Segel atas, segel samping, tepi terlipat, dan transisi tab memerlukan perhatian khusus.

Menghindari:

• Lipatan segel yang tajam

• Menjepit di area tab

• Menarik tab melalui kabel

• Menemukan bos sekrup di samping tepi kantong

• Menggunakan segel sebagai pemberhentian posisi

• Merutekan kabel melalui tepi yang terlipat

• Menerapkan perekat yang menghalangi geometri segel yang diinginkan

Pemberhentian mekanis harus dilakukan pada area yang disetujui dan mendistribusikan beban dengan tepat. Gambar pemasok harus mengidentifikasi area dimana tekanan, tekukan, atau perekat dibatasi.

Proses Desain Kompartemen Baterai LiPo yang Praktis

Langkah 1: Tentukan Persyaratan Perangkat

Dokumen:

• Tersedia ruang tiga dimensi

• Kapasitas dan waktu proses yang diperlukan

• Tegangan nominal

• Arus kontinu dan puncak

• Metode pengisian dan arus

• Suhu pengoperasian dan penyimpanan

• Masa pakai produk yang diharapkan

• Proses perakitan

• Persyaratan jatuh dan getaran

• Kemudahan servis

• Target pasar dan persyaratan yang berlaku

Langkah 2: Dapatkan Gambar Paket Selesai

Minta gambar yang mencakup:

• Ketebalan, lebar, dan panjang maksimum

• Toleransi dimensi

• lokasi PCM

• Proyeksi lokal maksimum

• Area segel dan tab

• Keluar kabel

• Panjang kawat

• Konektor

• Label dan isolasi

• Kondisi pengukuran

• Daerah dengan tekanan terbatas

ZERNE solusi baterai Li-polimer khusus dapat menggabungkan pemilihan sel, PCM atau BMS, NTC, kabel, konektor, insulasi, dan dimensi paket sesuai dengan kebutuhan kelistrikan dan mekanik perangkat OEM.

Langkah 3: Bangun Model Toleransi

Membandingkan:

• Baterai jadi maksimal

• Ruang kandang minimum

• Toleransi busa dan perekat

• Posisi perakitan

• Zona terlarang

• Rute kabel

• Tunjangan perubahan dimensi

Lakukan analisis secara terpisah untuk area ketebalan, lebar, panjang, PCM, kabel, dan konektor.

Langkah 4: Tinjau Jalur Tekanan dan Panas

Mengenali:

• Setiap permukaan yang mungkin menyentuh baterai

• Setiap komponen yang mungkin menekan baterai setelah penutupan

• Kondisi busa dengan kekuatan tertinggi

• Sumber panas terdekat

• Jalur termal yang dimaksudkan

• Posisi sensor suhu

• Arah yang tersedia untuk perubahan dimensi

Langkah 5: Bangun Prototipe Maksud Produksi

Gunakan perwakilan:

• Sampel baterai

• Bahan penutup

• Busa

• Perekat

• PCB

• Menampilkan

• Pengencang

• Perutean kabel

• Pengisi daya

• Firmware perangkat

Penutup yang dicetak 3D dapat membantu pemeriksaan kesesuaian awal, namun kekakuan, perilaku termal, dan toleransinya mungkin berbeda dari wadah produksi.

Langkah 6: Uji Berbagai Kondisi Toleransi

Jika memungkinkan, evaluasi kombinasi yang mewakili:

• Baterai berukuran maksimum dalam kompartemen berukuran minimum

• Baterai ukuran minimum di kompartemen ukuran maksimum

• Ketebalan busa maksimum

• Retensi busa minimum setelah penuaan

• Baterai pada kondisi pengisian daya yang relevan

• Suhu pengoperasian tinggi dan rendah

• Posisi perakitan ekstrem

Langkah 7: Validasi Produk Lengkap

Tes yang relevan mungkin termasuk:

• Perakitan dan penutupan selungkup

• Inspeksi visual setelah perakitan

• Jatuh dan bergetar

• Mengisi daya

• Beban terus menerus maksimum

• Mengulangi beban puncak

• Kenaikan suhu

• Retensi kabel

• Akses konektor

• Penuaan busa

• Siklus termal

• Pelepasan baterai

• Penuaan yang dipercepat

• Pemeriksaan dimensi siklus hidup

• Pemeriksaan dimensi penyimpanan

Ukur baterai sebelum dan sesudah pengujian yang relevan dan periksa tanda-tanda tekanan, kerusakan kantong, keausan kabel, perpindahan busa, kegagalan perekat, dan deformasi penutup.

Langkah 8: Bekukan Konstruksi yang Disetujui

Kontrol:

• Nomor bagian baterai dan revisi

• Dimensi akhir maksimum

• Model sel

• PCM atau BMS

• Konektor dan kawat

• Spesifikasi busa

• Spesifikasi perekat

• Isolasi

• Posisi pemasangan

• Rute kabel

• Dimensi kandang

• Metode inspeksi

• Batas penerimaan

ZERNE Sistem kendali mutu baterai li-polimer mencakup pelacakan sel, inspeksi struktural, pemantauan proses, dan verifikasi kinerja akhir. Kontrol produksi ini harus dihubungkan dengan karakteristik baterai yang diidentifikasi sebagai hal penting selama desain kompartemen.

Kesalahan Umum Desain Kompartemen Baterai

Daftar Periksa Desain Kompartemen Baterai

Amplop Baterai

• Ketebalan kemasan akhir maksimum dikonfirmasi

• Lebar dan panjang maksimum dikonfirmasi

• Proyeksi PCM disertakan

• Label, pita, dan isolasi disertakan

• Kabel keluar dan amplop konektor disertakan

• Kondisi pengukuran didokumentasikan

Izin dan Toleransi

• Dimensi enklosur minimum dikonfirmasi

• Toleransi baterai dan enclosure dianalisis

• Termasuk toleransi posisi perakitan

• Zona larangan masuk ditentukan

• Izin perakitan minimum dikonfirmasi

• Tunjangan perubahan dimensi masa pakai dibenarkan

Perlindungan Mekanis

• Tidak ada tepi tajam di dekat kantong

• Tidak ada kontak sekrup atau rusuk

• Area segel dan tab terlindungi

• Pergerakan baterai terkontrol

• Beban jatuh dan getaran dievaluasi

• Baterai dapat dipasang tanpa paksaan

• Baterai dapat dilepas tanpa merusak kantong

Busa dan Perekat

• Bahan busa dan grade ditentukan

• Kompresi maksimum dan minimum dievaluasi

• Set penuaan dan kompresi ditinjau

• Area kontak luas dan terkendali

• Ketebalan perekat disertakan

• Perilaku suhu perekat ditinjau

• Metode penghapusan ditentukan jika diperlukan

Desain Termal

• Sumber panas terdekat teridentifikasi

• Baterai tidak digunakan sebagai heat sink

• Suhu PCM dievaluasi

• Suhu pengisian dievaluasi

• Suhu beban maksimum dievaluasi

• Kandang untuk tujuan produksi telah diuji

• Lokasi sensor suhu diverifikasi

Kabel dan Konektor

• Rute kabel ditentukan

• Radius tikungan dapat diterima

• Pereda ketegangan disediakan

• Kabel tidak bisa terjepit

• Konektor dapat dirakit dan diservis

• Polaritas dan pinout diverifikasi

• Ekspansi tidak dapat menarik kabel

Validasi dan Produksi

• Beberapa sampel baterai diuji

• Kombinasi toleransi kasus terburuk ditinjau

• Rumah untuk keperluan produksi digunakan

• Dimensi penuaan atau terkait siklus diukur

• Inspeksi jatuh dan getaran selesai

• Revisi baterai dan enklosur yang disetujui dibekukan

• Busa, perekat, dan insulasi dikontrol

• Persyaratan pemberitahuan perubahan pemasok ditetapkan

Informasi untuk Mengirim Pemasok Baterai LiPo

Untuk mendukung pemilihan baterai dan tinjauan kompartemen, sediakan:

• Gambar ruang baterai yang tersedia

• Dimensi dalam minimal

• Area terlarang dan komponen di dekatnya

• Targetkan kapasitas baterai

• Tegangan nominal

• Arus terus menerus

• Besaran arus puncak, durasi, dan frekuensi

• Tegangan dan arus pengisian

• Target waktu proses

• Suhu pengoperasian dan penyimpanan

• Target kehidupan produk

• Persyaratan konektor dan kabel

• Persyaratan PCM, BMS, atau NTC

• Kondisi jatuh dan bergetar

• Metode pemasangan

• Usulan busa atau perekat

• Persyaratan kemudahan servis

• Volume produksi yang diharapkan

• Target pasar dan persyaratan kepatuhan

Model penutup tiga dimensi berguna, namun gambar dua dimensi yang jelas dengan dimensi, toleransi, tampilan bagian, lokasi sekrup, dan zona penahan mungkin lebih efektif untuk tinjauan awal.

Kesimpulan

Kompartemen baterai LiPo yang andal dirancang berdasarkan sistem baterai yang lengkap, bukan ukuran sel kantong nominal.

Desain harus menyediakan ruang yang cukup untuk toleransi paket jadi, perakitan, perutean kabel, dan perubahan dimensi masa pakai yang dapat dibenarkan. Pada saat yang sama, ia harus mencegah gerakan berlebihan, tekanan terkonsentrasi, kompresi yang tidak terkontrol, dan paparan panas dari perangkat elektronik di dekatnya.

Busa, perekat, insulasi, rusuk penutup, pengencang, dan perutean kabel semuanya memengaruhi lingkungan akhir baterai. Rincian ini harus ditentukan dan divalidasi, bukan diserahkan pada penyesuaian lini produksi.

Yang terpenting, tidak ada jarak bebas universal, gaya kompresi, atau batas pembengkakan yang berlaku untuk setiap baterai LiPo. Nilai akhir harus didasarkan pada sel yang dipilih, konstruksi kemasan jadi, profil pengoperasian, kisaran suhu, target masa pakai produk, data pemasok, dan pengujian pada perangkat tujuan produksi.

Dengan meninjau faktor-faktor ini sebelum desain penutup dibekukan, tim OEM dapat mengurangi masalah kesesuaian tahap akhir, melindungi kantong selama perakitan dan penggunaan, dan menciptakan jalur yang lebih andal mulai dari pengambilan sampel baterai hingga produksi massal.

Pertanyaan yang Sering Diajukan

Berapa jarak bebas yang harus dimiliki kompartemen baterai LiPo?

Tidak ada nilai izin universal. Kompartemen harus dihitung menggunakan dimensi maksimum kemasan jadi, dimensi penutup minimum, persyaratan perakitan, toleransi busa atau perekat, ruang kabel, dan kelonggaran perubahan dimensi selama masa pakai produk yang diharapkan.

Haruskah baterai LiPo terpasang erat di dalam wadahnya?

Baterai harus disimpan tanpa tekanan yang tidak terkendali atau tekanan lokal. Kesesuaian yang ketat hanya berdasarkan dimensi nominal dapat menjadi berlebihan ketika toleransi baterai, busa, dan penutup mencapai kombinasi terburuknya.

Apakah baterai LiPo memerlukan kompresi?

Beberapa aplikasi sel kantong menggunakan kompresi terkontrol, sementara aplikasi lainnya menggunakan retensi yang sesuai dengan jarak bebas yang ditentukan. Pendekatan yang benar bergantung pada desain sel, ukuran, bahan kimia, persyaratan pemasok, profil beban, dan umur yang diharapkan. Jangan menyalin nilai kompresi dari sel yang tidak terkait.

Bisakah busa dipasang langsung pada baterai LiPo?

Busa yang sesuai dapat digunakan untuk mendistribusikan kontak dan mengontrol gerakan, namun material, luas, ketebalan, gaya kompresi, perilaku suhu, dan karakteristik penuaan harus dievaluasi. Bantalan busa yang kecil atau terlalu kaku dapat menimbulkan tekanan yang terkonsentrasi.

Bagaimana cara membiarkan baterai LiPo membengkak?

Gunakan data dimensi pemasok dan uji penuaan khusus aplikasi untuk menetapkan tunjangan. Pertimbangkan status pengisian daya, suhu, siklus hidup, penyimpanan, tegangan pengisian, beban, dan tekanan yang diberikan. Jangan mengandalkan persentase umum.

Apakah semua perubahan ketebalan sel kantong merupakan tanda kegagalan?

Belum tentu. Sel kantong dapat mengalami perubahan dimensi terbatas yang bersifat reversibel dan terkait penuaan. Pembengkakan yang cepat atau berlebihan, panas, kebocoran, bau, deformasi penutup, atau kinerja abnormal harus dianggap sebagai kondisi yang berpotensi tidak normal dan ditangani sesuai dengan prosedur keselamatan dan servis produk.

Bisakah baterai dipasang di bawah PCB atau layar?

Hal ini mungkin saja terjadi, namun desainnya harus mencegah pemuaian baterai atau beban penutup agar tidak membengkokkan PCB, mengangkat layar, atau menekan komponen ke dalam kantong. Komponen yang rapuh dan tajam tidak boleh menjadi penghambat struktural baterai.

Haruskah saya menguji kesesuaian baterai pada kondisi pengisian daya tertentu?

Kondisi pengukuran dan validasi harus ditentukan oleh pemasok. Dimensi baterai dapat bervariasi tergantung kondisi pengisian daya, suhu, dan usia, jadi memeriksa hanya satu baterai baru pada kondisi pengisian daya yang tidak ditentukan tidaklah cukup.

Mengapa baterai pas saat pembuatan prototipe tetapi tidak pas saat produksi?

Kemungkinan penyebabnya mencakup toleransi baterai, toleransi cetakan penutup, posisi PCM, variasi busa, ketebalan perekat, perutean kabel, ketebalan label, offset perakitan, atau perbedaan antara prototipe dan bahan produksi.

Haruskah kelebihan kabel baterai disimpan di bawah kantong?

Hal ini umumnya harus dihindari kecuali kemasan dan kompartemen telah dirancang khusus untuk rute tersebut. Kawat atau konektor di bawah kantong dapat menimbulkan titik tekanan dan membuat ketinggian baterai yang dipasang tidak konsisten.

Bagaimana cara memeriksa apakah enklosur sedang menekan baterai?

Bandingkan pengukuran dimensi sebelum dan sesudah penutupan penutup, periksa film yang sensitif terhadap tekanan jika perlu, periksa tanda kontak pada baterai, tinjau defleksi wadah yang disebabkan oleh pengikat, dan uji kondisi toleransi kompartemen maksimum dan minimum baterai.

Kapan desain kompartemen baterai harus dibekukan?

Bekukan desain setelah baterai tujuan produksi, penutup, busa, perekat, isolasi, rute kabel, pengisi daya, dan perangkat keras perangkat telah lulus validasi mekanik, listrik, termal, lingkungan, penuaan, dan perakitan yang diperlukan.