Cara Memilih Paket Baterai Lithium-Ion Isi Ulang untuk Perangkat OEM

Paket baterai lithium-ion yang dapat diisi ulang harus dipilih sebagai bagian dari sistem perangkat yang lengkap. Tegangan, kapasitas, arus, dimensi, konektor, sirkuit pelindung, dan pengisi daya semuanya memengaruhi apakah produk jadi akan beroperasi dengan andal.

Paket baterai yang tampak sesuai dalam katalog mungkin masih gagal memenuhi persyaratan perangkat OEM. Ini mungkin cocok secara elektrik tetapi tidak secara mekanis, memberikan kapasitas nominal yang cukup tetapi arus puncak tidak cukup, atau berfungsi selama pengujian laboratorium tetapi memerlukan BMS atau konektor yang berbeda untuk produksi.

Oleh karena itu, tim OEM harus mengevaluasi paket baterai berdasarkan kondisi pengoperasian perangkat yang sebenarnya, bukan hanya memilih berdasarkan mAh atau ukuran fisik.

ZERNE menyediakan solusi paket baterai litium untuk aplikasi yang memerlukan voltase, kapasitas, dimensi, sistem perlindungan, dan konfigurasi konektor yang disesuaikan.

Jawaban Singkat: Bagaimana Anda Memilih Paket Baterai Lithium-Ion Isi Ulang?

Pilih paket baterai litium-ion yang dapat diisi ulang dengan urutan sebagai berikut:

1. Tentukan rentang voltase perangkat dan arsitektur daya.

2. Ukur permintaan arus normal, maksimum dan puncak.

3. Tetapkan waktu pengoperasian dan target energi yang diperlukan.

4. Periksa kompartemen baterai, dimensi, rute kabel, dan batas berat.

5. Pilih konfigurasi sel dan kimia baterai yang sesuai.

6. Cocokkan BMS, PCM, pengisi daya, dan konektor dengan kemasannya.

7. Konfirmasikan suhu pengoperasian dan kondisi lingkungan.

8. Uji sampel prototipe di dalam perangkat sebenarnya.

9. Tinjau konsistensi produksi, dokumentasi, dan dukungan penyesuaian.

10. Setujui paket baterai akhir hanya setelah validasi kelistrikan, mekanis, dan sistem.

Baterai terbaik belum tentu memiliki kapasitas tertinggi. Ini adalah salah satu yang memenuhi persyaratan tegangan, energi, arus, mekanik, keselamatan dan produksi perangkat pada saat yang bersamaan.

1. Mulailah Dengan Persyaratan Perangkat OEM

Sebelum menghubungi pemasok baterai, siapkan lembar persyaratan perangkat dasar.

Informasi ini memungkinkan pemasok untuk mengevaluasi baterai sebagai komponen terintegrasi daripada menawarkan paket generik.

Untuk penjelasan lebih luas tentang bagaimana persyaratan ini berhubungan dengan desain paket, lihat Desain Paket Baterai Lithium-Ion: Tegangan, Kapasitas, BMS, dan Waktu Kerja.

2. Cocokkan Tegangan Baterai dengan Perangkat

Tegangan adalah kondisi penyaringan listrik pertama.

Paket baterai yang dipilih harus tetap berada dalam rentang input yang dapat diterima perangkat host selama pengosongan dan pengisian daya. Perangkat yang dirancang untuk baterai lithium sel tunggal mungkin tidak menerima paket multi-sel tanpa sirkuit manajemen daya yang sesuai.

Saat menentukan tegangan, periksa:

• tegangan baterai nominal;

• tegangan terisi penuh;

• tegangan pelepasan minimum;

• rentang tegangan input perangkat;

• persyaratan konverter atau regulator;

• tegangan keluaran pengisi daya;

• Pengaturan batas waktu BMS.

Misalnya, paket yang digambarkan sebagai 7.4V memiliki tegangan nominal, namun tegangannya berubah selama pengisian dan pengosongan. Perangkat harus dirancang untuk jangkauan pengoperasian penuh, bukan hanya nilai nominalnya saja.

Jika proyek membandingkan konfigurasi multi-sel yang umum, detailnya panduan paket baterai seri dan paralel menjelaskan bagaimana pengaturan sel memengaruhi voltase dan kapasitas. Proses seleksi saat ini harus menggunakan konfigurasi tersebut hanya sebagai masukan untuk pengambilan keputusan perangkat yang lebih luas.

3. Perkiraan Kapasitas dan Kebutuhan Energi

Kapasitas baterai biasanya dinyatakan dalam ampere-jam atau miliampere-jam. Energi biasanya dinyatakan dalam watt-jam.

Perkiraan energi awal adalah:

Energi (Wh) = Tegangan (V) × Kapasitas (Ah)

Misalnya:

7.4V × 2Ah = 14.8Wh

Ini adalah perhitungan energi nominal. Energi yang dapat digunakan mungkin lebih rendah karena:

• kerugian konverter;

• tegangan pemutusan pelepasan;

• suhu;

• penuaan baterai;

• beban saat ini;

• batas perlindungan;

• efisiensi pengoperasian perangkat.

Oleh karena itu, kapasitas harus dipilih berdasarkan kebutuhan energi aktual yang dapat digunakan, bukan hanya berdasarkan nilai mAh yang tertera.

Untuk perhitungan lebih detail, lihat Cara Menghitung Kapasitas Baterai Lithium-Ion.

4. Tentukan Target Waktu Proses

Kapasitas baterai yang sama dapat memberikan waktu pengoperasian yang berbeda pada produk yang berbeda. Perangkat dengan beban daya rendah yang stabil berperilaku berbeda dari perangkat bermotor dengan puncak arus yang sering.

Perkiraan waktu pengoperasian awal dapat ditulis sebagai:

Waktu pengoperasian ≈ Energi baterai yang dapat digunakan ÷ Daya rata-rata perangkat

Hasil akhirnya tergantung pada profil beban perangkat yang sebenarnya. Insinyur harus membedakan antara:

• arus siaga;

• arus operasi normal;

• arus kontinu maksimum;

• arus puncak atau permulaan;

• siklus tugas;

• interval tidur dan bangun.

Paket baterai yang memenuhi target waktu pengoperasian rata-rata mungkin masih tidak sesuai jika tidak dapat mendukung perangkat selama permintaan puncak.

Detailnya panduan penghitungan runtime paket baterai litium mencakup faktor penghitungan secara lebih mendalam. Pada tahap seleksi, pertanyaan kuncinya adalah apakah paket kandidat menyediakan energi yang dapat digunakan dalam profil operasi sebenarnya.

5. Periksa Kemampuan Debit Kontinu dan Puncak

Kapasitas dan kemampuan debit memiliki spesifikasi yang berbeda.

Paket baterai berkapasitas tinggi mungkin tidak cocok untuk perangkat berdaya tinggi jika sel, sirkuit pelindung, atau kabelnya tidak dapat mendukung arus yang diperlukan. Sebaliknya, paket dengan debit tinggi dapat memberikan kemampuan arus lebih dari yang diperlukan sekaligus meningkatkan kebutuhan biaya, berat, atau termal.

Dokumen:

• arus pelepasan rata-rata;

• arus kontinu maksimum;

• arus puncak;

• durasi puncak;

• startup atau arus masuk;

• frekuensi pengulangan;

• toleransi tegangan-melorot.

Paket baterai harus dievaluasi pada tingkat sistem. Kemampuan sel, batasan BMS, rating konektor, ukuran kabel, dan kondisi termal semuanya memengaruhi performa sebenarnya.

Untuk proyek arus tinggi, pemasok harus mengkonfirmasi kondisi pengujian yang digunakan untuk setiap debit atau peringkat arus. Peringkat tanpa suhu pengujian, tegangan cutoff, dan durasi sulit untuk dibandingkan secara akurat.

6. Pilih Format Sel dan Kimia Baterai

Format sel mempengaruhi kepadatan energi, bentuk, berat, perilaku termal dan fleksibilitas pengemasan.

Sel kantong polimer litium

Sel kantong polimer litium sering kali cocok bila perangkat memerlukan:

• bentuk yang tipis atau disesuaikan;

• penggunaan ruang tertutup secara efisien;

• panjang, lebar atau tebal yang fleksibel;

• integrasi sederhana;

• lokasi kabel atau konektor khusus.

Sel lithium-ion silinder

Sel silinder mungkin cocok bila desainnya memerlukan:

• format silinder standar;

• struktur sel yang kaku;

• susunan paket seri dan paralel;

• desain paket yang dapat diganti atau modular;

• wadah baterai yang lebih besar.

Pilihannya harus didasarkan pada kemasan perangkat, arus, energi, dan kebutuhan produksi. Tidak boleh dibuat hanya dari kapasitas nominal satu sel.

Jika suatu proyek membandingkan konfigurasi kantong dan silinder, pemasok harus mengevaluasi paket baterai yang sudah jadi daripada hanya membandingkan jumlah sel individual.

7. Konfirmasikan Dimensi dan Berat Baterai

Baterai harus pas dengan wadah produk tanpa menimbulkan masalah kompresi, pergerakan, atau perutean kabel.

Menyediakan pemasok dengan:

• ketebalan maksimum;

• panjang dan lebar yang diijinkan;

• bentuk kompartemen baterai;

• jarak konektor;

• area tikungan kabel;

• metode perbaikan;

• persyaratan bantalan atau retensi;

• berat maksimum.

Dimensi nominal baterai mungkin tidak mewakili keseluruhan selubung yang terpasang. Konektor, papan pelindung, kabel, insulasi, perekat, busa, dan perlengkapan mekanis juga memerlukan ruang.

Baterai yang sesuai dengan wadah kosong dapat mengganggu:

• sekrup atau pengencang;

• modul tampilan;

• antena;

• bagian yang bergerak;

• komponen penghasil panas;

• tulang rusuk kandang;

• area akses layanan.

Untuk perangkat dengan batasan kemasan yang ketat, kompartemen baterai harus ditinjau bersama izin, kompresi dan tunjangan pembengkakan.

8. Cocokkan PASI dan Sistem Proteksi

Paket baterai lithium-ion yang dapat diisi ulang biasanya memerlukan sistem perlindungan atau manajemen yang sesuai dengan konfigurasi dan aplikasinya.

Tergantung pada desainnya, paket tersebut mungkin memerlukan:

• perlindungan harga yang berlebihan;

• perlindungan pelepasan berlebih;

• perlindungan arus lebih;

• perlindungan hubung singkat;

• pemantauan suhu;

• penyeimbangan sel;

• perkiraan biaya negara;

• fungsi komunikasi;

• kontrol pengisian daya.

Desain perlindungan yang benar bergantung pada jumlah sel, bahan kimia, permintaan saat ini, pengisi daya, dan persyaratan perangkat host.

Paket sederhana dengan dua kabel daya mungkin memerlukan pengaturan perlindungan yang berbeda dari baterai pintar dengan komunikasi dan pemantauan sel individual.

BMS harus ditentukan bersama dengan:

• konfigurasi sel;

• biaya saat ini;

• arus pelepasan;

• persyaratan sensor suhu;

• protokol komunikasi;

• pinout konektor;

• logika kontrol sisi perangkat.

Artikel itu PCM vs. BMS untuk Baterai LiPo dapat membantu memperjelas perbedaan antara perlindungan dasar dan sistem manajemen yang lebih canggih.

9. Periksa Metode Pengisian Daya

Paket baterai yang dapat diisi ulang harus kompatibel dengan pengisi daya dan arsitektur pengisian daya perangkat host.

Mengonfirmasi:

• tegangan keluaran pengisi daya;

• pengisian arus;

• metode pengisian;

• persyaratan pengisian saldo;

• batas suhu pengisian daya;

• konektor sisi pengisi daya;

• metode penghentian biaya;

• apakah pengisian daya terjadi di dalam atau di luar perangkat.

Pengisi daya harus sesuai dengan jumlah sel baterai dan persyaratan pengisian daya. Konektor pelepasan yang sesuai tidak secara otomatis berarti paket tersebut cocok untuk mengisi daya melalui antarmuka yang sama.

Tim desain juga harus memastikan apakah perangkat mendukung:

• mengisi daya saat beroperasi;

• pengisian baterai yang dapat dilepas;

• stasiun pengisian eksternal;

• Pengisian daya berbasis USB;

• pengisi daya baterai khusus;

• Komunikasi antara pengisi daya dan BMS.

Pengisian daya harus divalidasi dengan baterai jadi, BMS, pengisi daya, dan perangkat secara bersamaan.

10. Pilih Konfigurasi Konektor dan Kabel

Konektor mempengaruhi kinerja listrik dan integrasi mekanis.

Menentukan:

• keluarga konektor atau nomor bagian yang tepat;

• konektor kawin;

• kebutuhan saat ini;

• kebutuhan tegangan;

• jumlah pin;

• alokasi daya dan sinyal;

• panjang kabel;

• pengukur kawat;

• arah keluar kabel;

• mengunci dan mengunci;

• ruang instalasi yang tersedia.

Paket baterai yang sama mungkin memerlukan pengaturan konektor yang berbeda untuk perangkat host yang berbeda. Produk kompak yang dapat dipakai mungkin memprioritaskan konektor low-profile, sementara produk industri mungkin memerlukan retensi yang lebih kuat dan jalur arus yang lebih besar.

Untuk proses pengambilan keputusan konektor secara mendetail, lihat Cara Memilih Konektor untuk Paket Baterai Lithium Khusus.

11. Pertimbangkan Suhu Pengoperasian dan Lingkungan

Performa baterai berubah seiring suhu. Aplikasi perangkat harus menentukan di mana baterai akan beroperasi, mengisi daya, dan tetap disimpan.

Mempertimbangkan:

• suhu pengoperasian normal;

• suhu pengoperasian minimum dan maksimum;

• suhu pengisian;

• suhu penyimpanan;

• paparan getaran;

• kelembaban atau debu;

• gerakan mekanis berulang;

• panas dari barang elektronik di sekitar;

• isolasi termal di dalam selungkup.

Kondisi dingin dapat mengurangi ketersediaan daya dan meningkatkan hambatan internal. Suhu tinggi dapat mempercepat penuaan dan meningkatkan kebutuhan manajemen termal.

Pemasok baterai harus mengevaluasi kondisi sel, BMS, konektor, penutup, dan pengisian daya secara bersamaan. Klaim suhu harus dikaitkan dengan konfigurasi akhir dan kondisi pengujian, bukan diterapkan secara luas pada setiap unit baterai.

12. Pilih Antara Paket Baterai Standar dan Khusus

Paket baterai lithium-ion standar yang dapat diisi ulang mungkin cocok jika:

• tegangan dan kapasitas sudah sesuai dengan perangkat;

• dimensi pas tanpa modifikasi;

• konektornya kompatibel;

• kemampuan yang ada saat ini sudah memadai;

• tidak diperlukan BMS khusus;

• kuantitas dan pasokan yang diharapkan stabil.

Paket khusus lebih sesuai bila perangkat memerlukan:

• dimensi yang tidak biasa;

• baterai berbentuk atau tipis;

• panjang kabel tertentu;

• konektor khusus;

• seri multi-sel dan konfigurasi paralel;

• tingkat pelepasan yang lebih tinggi;

• perlindungan khusus;

• penginderaan suhu;

• fungsi komunikasi;

• penutup khusus produk baru.

Sementara itu, halaman paket baterai komersial adalah tujuan yang tepat untuk permintaan produk secara umum solusi baterai khusus lebih relevan ketika baterai harus dirancang sesuai dengan perangkat.

13. Evaluasi Dukungan OEM Pemasok

Memilih paket baterai yang dapat diisi ulang juga berarti mengevaluasi apakah pemasok dapat mendukung proyek di luar perkiraan harga sampel.

Tanyakan kepada pemasok tentang:

• pemilihan sel;

• desain paket baterai;

• Integrasi BMS atau PCM;

• penyesuaian konektor dan kabel;

• pengambilan sampel prototipe;

• pengujian kelistrikan;

• pemeriksaan kesesuaian mekanis;

• konsistensi produksi;

• pengendalian material masuk;

• pemeriksaan pengiriman;

• dokumentasi teknis;

• perubahan rekayasa;

• dukungan selama produksi percontohan.

Pemasok harus dapat menjelaskan bagaimana sampel yang disetujui menjadi konfigurasi produksi massal.

Untuk gambaran yang lebih luas tentang transisi dari prototipe ke produksi, lihat Proses Pembuatan Paket Baterai Lithium-Ion untuk Proyek OEM.

14. Validasi Baterai di Dalam Perangkat

Paket baterai tidak boleh disetujui hanya dari lembar spesifikasi pemasok. Sampel akhir harus diuji pada perangkat OEM sebenarnya.

Validasi kelistrikan

Memeriksa:

• rentang tegangan;

• perilaku menuntut;

• kinerja pelepasan;

• arus normal;

• arus puncak;

• tegangan melorot;

• respons perlindungan baterai;

• kompatibilitas pengisi daya;

• Komunikasi BMS jika memungkinkan.

Validasi mekanis

Memeriksa:

• kesesuaian kandang;

• konektor kawin;

• perutean kabel;

• retensi baterai;

• tekanan atau gerakan di dalam kompartemen;

• akses untuk perakitan dan layanan;

• gangguan pada bagian sekitarnya.

Validasi waktu proses

Ukur waktu kerja perangkat sebenarnya di bawah:

• operasi normal;

• operasi beban tinggi;

• siklus siaga atau tidur;

• startup berulang;

• kondisi suhu yang realistis.

Validasi produksi

Mengonfirmasi:

• dimensi tetap konsisten;

• posisi konektor dan kabel dapat diulang;

• label dan tanda polaritas sudah benar;

• komponen pelindung sesuai dengan sampel yang disetujui;

• catatan pengujian tersedia;

• perubahan teknik memerlukan persetujuan.

Yang ada daftar periksa validasi sampel baterai khusus memberikan referensi yang berguna untuk persetujuan pra-produksi.

15. Kesalahan Seleksi yang Umum

Memilih hanya dengan mAh

Kapasitas yang lebih tinggi tidak menjamin waktu penggunaan yang lebih lama jika paket terlalu besar, terlalu berat, atau tidak sesuai dengan voltase perangkat.

Mengabaikan arus puncak

Arus rata-rata mungkin terlihat dapat diterima ketika startup atau beban motor menyebabkan penurunan tegangan atau penghentian proteksi.

Memperlakukan tegangan nominal sebagai rentang operasi penuh

Perangkat harus mengakomodasi tegangan pengisian, tegangan pelepasan, dan kondisi pemutusan.

Memilih baterai sebelum memeriksa enklosur

Konflik mekanis sering kali muncul setelah konektor, BMS, dan kabel disertakan dalam paket sebenarnya.

Memilih BMS terlambat

BMS dapat memengaruhi kemampuan arus, pinout konektor, perilaku pengisian daya, dan dimensi paket.

Menyetujui sampel tanpa mengujinya di perangkat

Pengujian bench saja mungkin tidak mengungkapkan gangguan kabel, akumulasi panas, konflik sinyal, atau perilaku mematikan di sisi perangkat.

Membandingkan pemasok hanya berdasarkan harga satuan

Harga awal yang lebih rendah mungkin tidak termasuk dukungan teknik, pengambilan sampel, validasi, dokumentasi, atau konsistensi produksi.

16. Daftar Periksa Pemilihan Paket Baterai OEM

Sebelum menyetujui paket baterai lithium-ion yang dapat diisi ulang, konfirmasikan:

• Kisaran tegangan perangkat didokumentasikan.

• Tegangan baterai nominal dan maksimum kompatibel.

• Arus rata-rata, kontinu, dan puncak ditentukan.

• Target runtime didasarkan pada kekuatan perangkat yang realistis.

• Dimensi baterai termasuk konektor dan BMS.

• Berat berada dalam batas perangkat.

• Format dan konfigurasi sel sesuai.

• Persyaratan BMS atau PCM dikonfirmasi.

• Kompatibilitas pengisi daya telah diverifikasi.

• Konektor, panjang kabel, dan pinout disetujui.

• Kisaran suhu pengoperasian dan pengisian daya ditentukan.

• Sampel prototipe diuji di perangkat sebenarnya.

• Persyaratan inspeksi produksi didokumentasikan.

• Persetujuan perubahan teknik disepakati dengan pemasok.

Pertanyaan Umum

Apa spesifikasi terpenting saat memilih paket baterai lithium-ion yang dapat diisi ulang?

Kompatibilitas tegangan adalah persyaratan pertama, namun arus, energi yang dapat digunakan, dimensi, BMS, pengisi daya, konektor, dan lingkungan pengoperasian juga harus dievaluasi sebelum disetujui.

Berapa kapasitas baterai yang dibutuhkan perangkat OEM?

Kapasitas bergantung pada daya rata-rata perangkat, waktu pengoperasian yang diperlukan, efisiensi sistem, batas pengosongan, dan kondisi pengoperasian. Nilai mAh yang dicetak tidak boleh dianggap sebagai kapasitas tepat yang dapat digunakan dalam produk jadi.

Apakah baterai standar cocok untuk produksi OEM?

Paket standar mungkin cocok jika voltase, kapasitas, dimensi, arus, konektor, perlindungan, dan kondisi pasokannya sesuai dengan perangkat. Kustomisasi sering kali diperlukan ketika perangkat memiliki ruang sempit atau persyaratan kelistrikan khusus.

Apakah semua paket baterai lithium-ion yang dapat diisi ulang memerlukan BMS?

Sistem perlindungan dan manajemen yang diperlukan bergantung pada konfigurasi sel, bahan kimia, pengisi daya, arus, dan aplikasi. Pemasok harus merekomendasikan arsitektur perlindungan yang sesuai untuk paket akhir.

Haruskah baterai diuji sebelum perangkat memasuki produksi massal?

Ya. Baterai harus diuji di perangkat sebenarnya sebelum produksi massal. Kondisi kelistrikan, mekanik, pengisian daya, waktu pengoperasian, dan lingkungan harus disertakan dalam rencana persetujuan.

Informasi apa yang harus dikirimkan pembeli OEM ke produsen baterai?

Menyediakan rentang tegangan perangkat, profil daya dan arus, target waktu pengoperasian, dimensi kompartemen baterai, batas berat, konektor, persyaratan kabel, metode pengisian daya, lingkungan pengoperasian, kuantitas yang diharapkan, dan pengujian yang diperlukan.

Kesimpulan

Memilih paket baterai lithium-ion yang dapat diisi ulang untuk perangkat OEM memerlukan evaluasi tingkat sistem. Tegangan dan kapasitas merupakan titik awal yang penting, namun keduanya hanyalah bagian dari keputusan.

Paket akhir juga harus menyediakan arus yang diperlukan, sesuai dengan wadahnya, dapat digunakan dengan pengisi daya, berkomunikasi dengan benar dengan perangkat jika diperlukan, menyertakan perlindungan yang sesuai, dan tetap konsisten selama produksi.

Tim OEM harus menyiapkan lembar persyaratan lengkap dan memvalidasi baterai di dalam perangkat sebenarnya sebelum produksi massal.

Untuk proyek yang memerlukan dimensi khusus, konfigurasi sel, BMS, desain konektor atau kabel, hubungi ZERNE untuk dukungan paket baterai litium khusus.