È possibile caricare una batteria LiPo in modalità wireless? Cosa devono specificare i progettisti OEM

Un dock di ricarica può rimuovere un connettore di alimentazione esposto da un prodotto compatto. Tuttavia, l'inserimento di una batteria LiPo all'interno del prodotto non lo rende ricaricabile in modalità wireless.

La ricarica wireless aggiunge un ricevitore, componenti magnetici e requisiti di controllo al dispositivo. Queste aggiunte competono con la batteria per lo spazio e creano un altro compito di progettazione termica.

Per i prodotti sottili, le batterie sottili ai polimeri di litio possono aiutare ad abbinare l'involucro della batteria disponibile. Il gruppo di ricarica completo necessita ancora di un proprio spazio e di validazione.

Questa guida spiega cosa devono specificare i progettisti OEM tra il sistema di alimentazione wireless e la batteria.

Risposta rapida: è possibile caricare una batteria LiPo in modalità wireless?

SÌ. Una batteria LiPo può essere caricata tramite un sistema di ricarica wireless appositamente progettato. La cella stessa non riceve né regola l'alimentazione wireless.

In un tipico design induttivo, un trasmettitore trasferisce energia a una bobina ricevente. L'elettronica del ricevitore converte quell'energia in una fornitura elettrica utilizzabile. La gestione della carica della batteria controlla quindi la ricarica in base alle specifiche della cella selezionata.

Alcuni circuiti integrati combinano il ricevitore e il caricabatteria. Altri forniscono un'uscita di alimentazione per un caricabatterie separato. Né la bobina scoperta né l'uscita di alimentazione del solo ricevitore devono essere trattate come un caricabatterie.

Trasferimento di potenza wireless separato dalla ricarica della batteria

Il termine 'batteria con ricarica wireless' può nascondere diverse funzioni. Definirli individualmente prima di selezionare la batteria o approvare un modulo ricevitore.

Un componente fisico può svolgere diverse funzioni. L'integrazione non elimina la necessità di identificare chi controlla ciascun limite.

Ad esempio, la famiglia BQ51050B di TI combina la ricezione wireless e la ricarica agli ioni di litio/polimeri di litio. Il progetto di riferimento TIDA-00318 di TI accoppia invece un ricevitore wireless con un caricabatterie a cella singola separato. Questi illustrano architetture diverse, non raccomandazioni universali sui componenti.

Inoltre, un circuito di protezione di base non sostituisce la normale regolazione della carica. La sua interruzione protettiva non dovrebbe diventare il metodo di routine per terminare ogni carica.

Specificare il dock previsto e la disposizione di ricarica

Inizia dal modo in cui gli utenti posizioneranno il prodotto, non solo dal wattaggio di ricarica desiderato.

Definire se il prodotto deve funzionare con una base dedicata, pad di ricarica selezionati o un obiettivo di interoperabilità più ampio. 'Wireless' non significa che ogni pad caricherà ogni ricevitore. Tecnologie e implementazioni diverse servono prodotti diversi.

Registrare il trasmettitore previsto, la sua alimentazione in ingresso e la revisione del progetto del ricevitore. Quindi documentare la busta di posizionamento dell'utente:

• La posizione di riposo e l'orientamento previsti.

• Movimento laterale e rotazione accettabili.

• La parete dell'involucro e qualsiasi copertura approvata tra le batterie.

• Come il dock trattiene o guida il dispositivo.

• L'indicazione per il corretto posizionamento, ricarica e mancata ricarica.

Una culla aderente può rendere prevedibile il posizionamento. Potrebbe anche richiedere una progettazione meccanica più deliberata. Un tappetino piatto può offrire diverse libertà di posizionamento, ma l'area di ricarica utilizzabile deve essere stabilita tramite test.

Evita la compatibilità pubblicitaria derivante da una dimostrazione al banco di successo. Convalidare il prodotto finito con il set di trasmettitori previsto.

Abbinare l'uscita del ricevitore al caricabatteria

Le impostazioni di uscita del ricevitore e di carica della batteria sono specifiche diverse.

Per un ricevitore con un caricatore separato, il team elettronico dovrebbe confermare i requisiti di ingresso del caricatore nelle condizioni previste del ricevitore. Controllare l'avvio, il normale funzionamento, la potenza disponibile ridotta e la ricezione interrotta.

Per un ricevitore-caricabatterie integrato, verificare l'esatta variante del dispositivo e il suo comportamento di ricarica. I nomi di parti simili non stabiliscono impostazioni identiche di tensione della batteria.

Il fornitore della batteria deve fornire i limiti di carica approvati per la cella selezionata. L'etichetta 'LiPo' da sola non li definisce. La tensione nominale della batteria non è la tensione di regolazione della carica.

Il dettagliato I requisiti di integrazione del caricatore host dovrebbero coprire tensione, corrente, feedback della temperatura e coordinamento della protezione. L'aggiunta della ricezione wireless modifica la sorgente di ingresso; non rimuove tali requisiti lato batteria.

Questa guida si concentra sui prodotti compatti a cella singola. Un pacco multicella necessita di un'architettura di ricarica adeguata alla sua configurazione, piuttosto che di un'ipotetica estensione di un circuito ricevitore a cella singola.

Non convertire la potenza del dock direttamente in corrente della batteria

La potenza nominale di un trasmettitore non stabilisce la corrente che entra nella cella. Confermare dove viene misurata ciascuna cifra di potenza.

I punti di misurazione utili includono l'ingresso del trasmettitore, l'uscita CC del ricevitore, l'alimentazione del sistema e i terminali della batteria. Registrarli separatamente anziché applicare un'unica ipotesi di efficienza al dispositivo completo.

La potenza di ricarica disponibile della batteria dipende anche dal carico dell'host e dall'architettura di ricarica. Un display, una radio o un sensore in funzione sul dock possono consumare parte dell'energia in entrata. Il controllo termico può ridurre ulteriormente la carica.

Per una proposta di progettazione, chiedere:

• Quale corrente è necessaria alla batteria durante la fase di carica principale?

• Il ricevitore può supportare insieme il caricabatterie e il dispositivo attivo?

• Cosa succede quando la potenza wireless disponibile diminuisce?

• La batteria integra il carico del sistema nelle condizioni previste?

• Come vengono misurati il ​​tempo di ricarica e il completamento della ricarica?

Tratta il tempo di ricarica richiesto come un obiettivo di sistema da convalidare. Non calcolare un risultato garantito dividendo la capacità della batteria per la corrente di uscita pubblicizzata del dock.

Riservare spazio per il gruppo di ricarica completo

Una cella sottile è solo una parte dello stack meccanico.

Includere la bobina ricevente, la schermatura specificata, gli strati adesivi, i componenti PCB, l'isolamento e il percorso dei cavi. Tenere conto anche delle tolleranze del pacco finito della batteria e del margine dimensionale approvato durante la sua vita operativa.

La distanza della bobina e i materiali vicini possono influenzare il trasferimento di potenza. Pertanto, un prototipo che utilizza una bobina esposta non garantisce prestazioni inferiori a quelle dell'alloggiamento di produzione.

Rivedere la struttura installata anziché aggiungere spazio arbitrario attorno alle dimensioni nominali della cella. IL I requisiti di progettazione del vano batteria LiPo aiutano a definire la ritenzione, la protezione dalla pressione e lo spazio libero della batteria all'interno di tale assieme.

Non comprimere la busta per recuperare lo spazio perso su una bobina o su un PCB. Risolvi il conflitto dimensionale attraverso l'involucro, la selezione della batteria o il layout di ricarica.

Tratta la schermatura come un componente magnetico specifico, non come un generico foglio isolante. Il suo materiale, posizione e costruzione appartengono al gruppo wireless approvato.

Rivedi il calore della batteria, non solo del ricevitore

Il trasferimento di potenza wireless introduce perdite oltre a quelle presenti in altre parti del prodotto. La struttura della bobina, la disposizione, la schermatura e i metalli vicini possono influenzare il riscaldamento.

La protezione termica interna di un circuito integrato non stabilisce la temperatura della batteria. Allo stesso modo, una copertura esterna fredda non dimostra che una cella chiusa rimanga entro le condizioni di ricarica approvate.

Pianificare le misurazioni della temperatura nei luoghi pertinenti:

• Superficie della batteria e sensore della batteria specificato.

• Gruppo bobina ricevente.

• Ricevitore ed elettronica di ricarica.

• Componenti del dispositivo che producono calore nelle vicinanze.

• Superfici accessibili dell'involucro ove rilevanti per il prodotto.

Registra la temperatura ambiente, lo stato della batteria, la modalità del dispositivo e l'allineamento con ciascun risultato. Utilizzare limiti adeguati alla batteria selezionata e al prodotto finito anziché una soglia di temperatura universale.

L'interfaccia NTC della batteria necessita di un lettore e di una risposta definiti. Confermare le specifiche elettriche, il posizionamento e la gestione dei guasti con il design del caricabatterie. Un termistore da solo non può mettere in pausa la carica.

Se la limitazione termica impedisce ripetutamente il raggiungimento dell'obiettivo di ricarica, rivedere il layout completo e la modalità operativa. L’aumento della capacità della batteria non risolverà di per sé una potenza di carica insufficiente o una cattiva gestione del calore.

Convalida allineamento, interruzioni e stato di ricarica

Un caricamento del campione centrato a temperatura ambiente è un utile punto di partenza. Non è un test di rilascio completo.

La seguente matrice costituisce un pratico aiuto per la pianificazione OEM. Le condizioni esatte e i limiti di superamento devono derivare dal sistema di ricarica selezionato e dai requisiti del prodotto.

Controllare l'indicatore di carica rispetto al comportamento misurato della batteria. Ricevere l'alimentazione, caricare la batteria e raggiungere la carica completa sono stati separati. Il firmware non dovrebbe presentarli come intercambiabili.

Se il dispositivo funziona durante la ricarica, testare esplicitamente tale modalità. Includere eventuali restrizioni sul carico di lavoro nelle specifiche del prodotto anziché lasciarle come presupposto ingegneristico informale.

Mantenere separati i controlli di conformità dei prodotti e degli oggetti estranei

Gli oggetti metallici nell'area di trasferimento possono assorbire energia e calore. Il rilevamento di oggetti estranei risolve questo rischio all'interno del sistema di ricarica wireless selezionato. Non sostituisce il monitoraggio della temperatura della batteria.

Utilizzare il processo di convalida approvato dal fornitore della soluzione wireless e controlli di laboratorio adeguati. Non disattivare le funzioni di protezione per caricare correttamente un prodotto di produzione. Non improvvisare test posizionando metalli sciolti su un gruppo di ricarica sotto tensione.

Per un prodotto che utilizza Qi, la sola selezione dei componenti non stabilisce la certificazione del prodotto finito. Il Wireless Power Consortium distingue i componenti dai trasmettitori e ricevitori funzionali completi. L'integrazione di un modulo ricevitore richiede ancora la valutazione applicabile a livello di prodotto.

Mantenere l'interoperabilità wireless, la sicurezza della batteria e la documentazione di trasporto come elementi di revisione separati. Le prove per uno non dovrebbero essere presentate come prova per gli altri.

Allo stesso modo, la rimozione di una porta di ricarica può supportare una strategia di custodia, ma non stabilisce un livello di resistenza all’acqua. Tale affermazione dipende dalla costruzione finita e dai relativi test.

Preparare una batteria condivisa e una specifica di ricarica wireless

Prima di richiedere campioni di batterie, inviare al fornitore della batteria informazioni sufficienti per valutare l'interfaccia effettiva:

• Applicazione del prodotto e modalità operativa prevista per il dock.

• Configurazione delle celle, requisiti di tensione e obiettivo di capacità.

• Requisiti approvati di tensione di carica e corrente di carica.

• Domanda di scarica normale, di punta e di standby.

• Dimensioni massime della batteria finita e spazio di montaggio disponibile.

• Posizioni della bobina e del ricevitore rispetto alla batteria.

• Pinout del connettore, lunghezza del cavo e direzione di uscita del filo.

• Requisiti PCM o BMS e interfaccia di rilevamento della temperatura.

• Ambiente di ricarica previsto e temperature misurate del prototipo, se disponibili.

• Requisiti per la validazione del campione, quantità e fase del progetto.

Fornire al team di elettronica wireless lo stesso disegno della batteria e la stessa revisione delle specifiche. I due fornitori non dovrebbero partire da presupposti diversi riguardo alla cella, al sensore di temperatura o allo spazio disponibile.

Concordare i registri di accettazione delle batterie prima del campionamento. UN L'elenco di controllo del test del pacco batteria aiuta a organizzare i risultati di capacità, scarica, protezione e temperatura insieme ai record separati di convalida del sistema wireless.

ZERNE supporta la personalizzazione della batteria in termini di dimensioni, capacità, protezione, requisiti NTC, connettori e cavi. Lo sviluppo del trasmettitore wireless, del ricevitore e della bobina dovrebbe avere un ambito concordato separatamente; non dare per scontato che queste funzioni siano incluse in una cella o in un pacchetto personalizzato.

Congelare insieme le revisioni convalidate di bobina, schermatura, alloggiamento, batteria e firmware. Rivalutare i test rilevanti dopo modifiche che potrebbero influire sull'adattamento, sul trasferimento di potenza, sul rilevamento o sul riscaldamento.

Domande frequenti

La ricarica wireless della batteria LiPo richiede una cella speciale?

La cellula non necessita di una funzione intrinseca di ricezione wireless. Sono necessarie specifiche di ricarica approvate seguite dal sistema. Anche il formato della batteria, il rilevamento della temperatura e la protezione devono essere adatti al dispositivo finito.

Posso collegare un ricevitore wireless direttamente a una batteria LiPo?

No se si tratta solo di un ricevitore di alimentazione. Il controllo della carica della batteria deve essere presente e configurato correttamente. Alcuni ricevitori integrano questo controllo; verificare gli esatti requisiti del circuito e delle celle prima di selezionare un'architettura.

Ogni sistema di ricarica wireless per batterie LiPo è compatibile con un pad di ricarica per telefono?

No. La compatibilità dipende dal trasmettitore, dal ricevitore, dalla tecnologia e dal prodotto assemblato. Un dock proprietario o un ricevitore per piccoli dispositivi non dovrebbe essere considerato compatibile con un tappetino telefonico arbitrario.

La ricarica wireless della batteria LiPo richiede sempre più tempo rispetto alla ricarica via cavo?

Non è applicabile alcun confronto universale. Il tempo di ricarica dipende dalla potenza erogata, dai limiti di carica della batteria, dal carico del dispositivo, dalla temperatura e dal termine della carica. Confronta i profili di carica misurati completi in condizioni definite.

La bobina del ricevitore può essere posizionata accanto o dietro la batteria?

La posizione necessita di revisione magnetica, termica e meccanica. Convalidare la disposizione della bobina, della schermatura e della batteria selezionate all'interno dell'involucro dell'intento produttivo. Un test a tavola aperta riuscito non approva ogni disposizione impilata.

Cosa dovrebbero specificare gli acquirenti OEM per un prodotto LiPo caricato in modalità wireless?

Specificare il dock previsto, i limiti della batteria, l'obiettivo di ricarica, il carico del dispositivo, lo spazio finito della batteria, la disposizione della bobina, il feedback della temperatura e le condizioni di convalida. Assegnare separatamente la responsabilità della progettazione della batteria e dell'elettronica wireless.

Conclusione

Una batteria LiPo può essere caricata in modalità wireless quando il prodotto completo fornisce una ricezione wireless compatibile e un adeguato controllo della carica della batteria. La decisione ingegneristica va oltre la scelta di una cella o l'aggiunta di una bobina.

I team OEM dovrebbero definire le responsabilità del sottosistema, preservare l'intero involucro di installazione e verificare la ricarica in condizioni realistiche di allineamento, carico e temperatura. Approvare insieme la batteria e il gruppo wireless utilizzando revisioni di progettazione controllate.

Richiedi una revisione delle specifiche della batteria

Stai sviluppando un prodotto compatto con ricarica wireless? Condividi con ZERNE l'involucro della batteria, i limiti di carica, il profilo di carico, il connettore, i requisiti NTC e il layout della bobina proposto. Richiedi supporto personalizzato per batterie LiPo per rivedere la selezione della batteria e confezionare le interfacce insieme al progetto di ricarica dell'host.