カスタム LiPo バッテリーのサンプルを受け取ることは、プロジェクトの重要なマイルストーンですが、エンクロージャーに適合し、デバイスに電力を供給し、1 回の充電サイクルを完了するバッテリーは、自動的に大量生産の準備が整うわけではありません。
カスタム バッテリーは、簡単なベンチ テストでは検出するのが難しい問題が原因で、後で故障する可能性があります。
完成したパックが寸法公差を超えている
コネクタは適合しますが、極性またはピン配置が間違っています
ピーク電流により過度の電圧降下が発生する
保護回路により通常の起動が中断される
最終筐体内でバッテリーが熱くなりすぎる
待機電流により保管寿命や動作寿命が短くなります
容量はサンプルごとに異なります
充電器とバッテリーが互換性のない電圧制限を使用している
ワイヤ、絶縁体、または PCM が振動中または組み立て中に移動する
試作品の構築が意図した生産プロセスと異なる
サンプルの承認後に設計変更が導入されます
したがって、サンプル検証では 2 つの異なる質問に答える必要があります。
バッテリーの設計は目的のデバイスで正しく機能しますか?
サプライヤーは承認された設計を大量生産で一貫して再現できますか?
このガイドでは、検証計画の作成、カスタム LiPo バッテリー サンプルの検査、電気的および機械的性能のテスト、生産準備の評価、承認の文書化、および量産注文前のよくある間違いの回避方法について説明します。
一般的な印象ではなく、書面による要件に基づいてバッテリーを承認します。
テストを開始する前に合否基準を定義します。
サンプルがエンジニアリングサンプルであるか、生産目的のサンプルであるかを確認します。
パウチセルだけでなく、完成したバッテリーパックも検証します。
セル、PCM または BMS、コネクタ、ワイヤ、ファームウェア、ラベル、および構造リビジョンを記録します。
公称寸法だけではなく、最大寸法と公差を確認してください。
コネクタの部品番号、ピン配列、極性、ケーブル長、ケーブルの取り出し方向を確認してください。
実際のデバイスで制御された条件と実行時間の下で容量を測定します。
連続電流、起動電流、ピーク電流、および繰り返しパルス負荷を個別にテストします。
電流経路全体にわたる電圧降下と温度上昇を評価します。
充電器の互換性と、通常および障害状態での保護動作を確認します。
実稼働用デバイスのハードウェアとソフトウェアを使用して、最終エンクロージャ内のバッテリーをテストします。
将来の生産の一貫性を示すために、異常に良好な 1 つのサンプルを使用しないでください。
安全性、輸送、市場アクセスのテストは、アプリケーションの検証に代わるものではありません。
承認された参照サンプルと署名された仕様パッケージを保管してください。
大量の注文をリリースする前に、制御されたパイロット ビルドを完了してください。
材料、プロセス、ファームウェア、サプライヤーの変更については通知と再検証が必要です。
カスタム LiPo バッテリーのサンプル検証は、提案されたバッテリー設計を最終製品の電気的、機械的、熱的、機能的、信頼性、およびコンプライアンス要件と比較する構造化されたプロセスです。
これは、バッテリーがデバイスをオンにできるかどうかを確認するよりも包括的です。
完全な検証プロセスでは次のことがカバーされます。
バッテリーの識別とリビジョン
細胞モデルと化学
公称寸法と最大寸法
容量と貯蔵エネルギー
充放電動作
連続電流とピーク電流
電圧降下
内部抵抗
ランタイム
温度上昇
PCMまたはBMS機能
NTC応答
コネクタと配線
デバイス通信
機械的なフィット感
ケーブルの配線
振動・落下性能
サイクル寿命
保管動作
コンプライアンス文書
生産の一貫性
変更管理
最終的な範囲は、デバイス、バッテリー設計、動作環境、対象市場、リスクレベル、および予想される生産量によって異なります。
小型のプロモーション用デバイスと医療モニタリング製品は、両方が単セル 3.7 V LiPo バッテリーを使用している場合でも、同じ検証プランを使用しないでください。
すべてのサンプルが開発の同じ段階を表すわけではありません。検証を開始する前に、サプライヤーにバッテリーがどのように構築されたか、またどのような決定がすでに凍結されているかを尋ねてください。
サンプルの種類 |
主な目的 |
一般的な制限事項 |
最終承認に適していますか? |
|---|---|---|---|
コンセプトサンプル |
基本電圧、容量範囲、実現可能性を確認 |
代替セル、コネクタ、PCM、または手動構築を使用する場合があります |
いいえ |
機械サンプル |
バッテリーの形状、寸法、ケーブルの配線、筐体の適合性を確認してください。 |
最終的な電気設計が含まれない場合があります |
いいえ |
エンジニアリングサンプル |
電気的機能とデバイスの互換性をテストする |
材料や組み立て方法は今後も変更される可能性があります |
通常はありません |
設計検証サンプル |
定義されたバッテリーのリビジョンをプロジェクトの要件に照らして評価する |
通常の生産プロセス以外で構築される可能性もある |
さらなる確認が必要な場合のみ |
実稼働向けサンプル |
意図したセル、コンポーネント、ツール、プロセス、ドキュメントを検証する |
トレーサビリティと管理された建設が必要 |
はい、テスト後 |
パイロット生産ユニット |
通常の製造条件での再現性を確認する |
ロットサイズが限られているため、長期的な変動をすべて明らかにできない可能性があります |
大量リリース前に必須 |
生産中に交換される一時的なコンポーネントがサンプルに含まれている場合、サンプルは最終承認を受けるべきではありません。
以下に関連する相違点を特定するようサプライヤーに依頼してください。
セルモデル
セルの製造場所
電極または電解質システム
PCM または BMS
MOSFET
ヒューズ
NTCサーミスタ
コネクタ
端子
ワイヤーサプライヤーとゲージ
ニッケル相互接続
絶縁
接着剤
ポーチの向き
ラベル
ファームウェア
溶接またははんだ付け工程
パック組立工程
テストプロセス
差異が残る場合は、承認を条件付きにするか、サンプルが真に表現できる機能に限定する必要があります。
書面による仕様なしでテストすると、不明確な結果が得られることがよくあります。あるチームはデバイスに電力を供給するためサンプルを許容できると考えるかもしれませんが、別のチームは実行時間が予想より短いため拒否するかもしれません。
テストの前に、承認された要件を定義する管理された仕様を確立します。
記録:
細胞化学
直列および並列構成
公称電圧
最大充電電圧
定格容量
最小許容容量
公称エネルギー
標準充電電流
最大充電電流
代表的な放電電流
最大連続放電電流
ピーク電流
ピーク持続時間
繰り返しパルスプロファイル
デバイスカットオフ電圧
バッテリー保護のしきい値
内部抵抗目標
待機電流目標
必要なランタイム
動作温度
充電温度
保管温度
サイクルライフ目標
記録:
完成パックの最大厚さ
最大幅
最大長さ
寸法許容差
重量制限
セルと PCM の位置
ケーブル取出し方向
ワイヤーゲージ
ケーブル長
コネクタの位置
コネクタの向き
許容曲げ半径
絶縁要件
ラベルの位置
接着剤または取り付け方法
拡張手当
エンクロージャのクリアランス
立入禁止区域または立ち入り禁止区域
記録:
コネクタメーカー
コネクタシリーズ
正確な部品番号
相手側コネクタ
端子品番
ピン数
ピン配列
極性
ワイヤーの色
NTCリード
通信線
リードのバランスを取る
必要に応じて、シールドまたは張力緩和
記録:
過充電保護
過放電保護
充電過電流保護
放電過電流保護
短絡保護
温度検知
セルバランシング
燃料計
充電状態レポート
健康状態のレポート
サイクル数
認証
障害ロギング
通信プロトコル
睡眠と覚醒の行動
配送モード
障害回復動作
記録:
アプリケーションの種類
対象市場
必要な安全基準
交通要件
環境上の制限
必要な報告書と証明書
トレーサビリティ要件
ラベルとマーキングの要件
品質協定
保証の期待
変更通知の要件
ゼルネさん カスタム リチウムポリマー バッテリー ソリューションに は、セルの選択、容量、PCM または BMS 機能、温度検知、ワイヤー、コネクタ、絶縁、および OEM デバイスの要件に沿ったパック構造を組み込むことができます。
要件は、定義されたテスト、許容限度、サンプル数量、および責任者に関連付けられている場合、承認が容易になります。
検証マトリックスでは次の構造を使用できます。
要件 |
検証方法 |
試験条件 |
合格基準 |
サンプル量 |
責任者 |
結果 |
|---|---|---|---|---|---|---|
仕上がり厚さ |
校正済みの寸法測定 |
定義された充電状態と温度 |
承認された図面の制限内で |
プロジェクト定義 |
サプライヤーと顧客 |
合格/不合格 |
定格容量 |
制御充放電試験 |
規定の電流、電圧、温度 |
最小容量要件を満たしている |
プロジェクト定義 |
サプライヤーまたは研究所 |
合格/不合格 |
起動電流 |
デバイスレベルのテスト |
最悪の場合のデバイスの起動 |
意図しない保護カットオフなし |
プロジェクト定義 |
お客様 |
合格/不合格 |
コネクタ極性 |
電気的および図面の比較 |
機器接続前 |
承認されたピン配列と一致 |
すべてのサンプル |
サプライヤーと顧客 |
合格/不合格 |
温度上昇 |
熱電対または同等の測定 |
エンクロージャ内の最大想定荷重 |
セル、コンポーネント、製品の制限内で |
プロジェクト定義 |
お客様 |
合格/不合格 |
ランタイム |
最終装置の動作テスト |
定義された使用プロファイル |
製品のランタイム要件を満たしています |
プロジェクト定義 |
お客様 |
合格/不合格 |
保護行動 |
制御された機能検証 |
承認された障害状態 |
しきい値と回復一致の仕様 |
プロジェクト定義 |
サプライヤーまたは認定試験所 |
合格/不合格 |
サイクル性能 |
繰り返しのサイクリング |
定義された充電、放電、および温度 |
保持容量要件を満たしている |
プロジェクト定義 |
サプライヤーまたは研究所 |
合格/不合格 |
合格欄の数値は、承認されたセル仕様、パック仕様、デバイス要件、コンポーネントの定格、リスク分析、および該当する規格に基づいている必要があります。
新しい設計に適用されることを確認せずに、別のバッテリー プロジェクトから一般的な制限をコピーしないでください。
すべてのカスタム バッテリー プロジェクトに単一の正しいサンプル数量はありません。
必要な数量は以下によって異なります。
製品リスク
バッテリーの複雑さ
テストグループの数
破壊的テストと非破壊的テスト
予想生産量
セルとコンポーネントの成熟度
サプライヤーの経験
規制要件
変動性には信頼が必要
サンプルがエンジニアリングで構築されたものであるか、プロダクションで構築されたものであるか
1 つまたは 2 つのサンプルで明らかな互換性の問題が特定される場合がありますが、実稼働環境の一貫性を実証することはできません。
より大きな検証セットにより、チームは以下を調べることができます。
平均的なパフォーマンス
最小結果と最大結果
ユニット間のばらつき
初期不良
テストグループ間の違い
寸法と組立の再現性
環境暴露後のパフォーマンス
生産ロットの一貫性
サンプル計画には以下も含める必要があります。
電気試験用ユニット
機械試験および環境試験用のユニット
サイクル試験や老化試験用ユニット
調査のために予約されたユニット
未使用の基準単位
パイロット ビルドからの製品化を目的としたユニット
テスト計画で特に許可されていない限り、互換性のないテストに同じサンプルを繰り返し使用しないでください。以前のサイクリング、高温暴露、機械的ストレス、または保護テストは、後の結果に影響を与える可能性があります。
パフォーマンスを測定する前に、納品されたものを正確に確認してください。
各サンプルまたはサンプルロットは、次のように追跡できる必要があります。
サプライヤー名
顧客プロジェクト
バッテリー品番
バッテリーのリビジョン
セルモデル
セルのロットまたは日付コード
PCM または BMS リビジョン
ファームウェアのリビジョン (該当する場合)
コネクタと電線の仕様
組立日
サンプルビルド数量
製造場所
検査記録
試験報告書
図面修正
仕様改定
テスト前に各サンプルの写真を撮ります。含む:
前面と背面
ラベル
コネクタ
ワイヤールーティング
ケーブル出口
PCMエリア
シールエッジ
目に見える日付またはロットコード
各ユニットに一意のテスト ID を割り当てます。容量、抵抗、寸法、実行時間、温度などの結果は、グループ平均としてのみ報告されるのではなく、その ID に関連付けられる必要があります。
サンプルが失敗した場合、チームはその原因が以下に関連しているかどうかを判断できなければなりません。
1 つの不良ユニット
1つのコンポーネントロット
組み立て工程は一つ
1回のデザイン修正
1 つのテスト方法
バッテリー全体のコンセプト
トレーサビリティがなければ、調査は推測に頼ることになり、是正措置で間違った原因に対処する可能性があります。
提案された設計を理解し、管理するために必要な文書を要求します。
プロジェクトによっては、次のものが含まれる場合があります。
バッテリー仕様
セル仕様
機械製図
コネクタ図
ピン配置図
PCM または BMS の仕様
保護閾値テーブル
NTC仕様
通信仕様
充電要件
材料またはコンポーネントのリスト
サンプル検査報告書
容量と内部抵抗データ
安全データシート
輸送テストの概要
該当するコンプライアンスレポート
ラベル図面
梱包仕様
信頼性試験計画
処理の流れ
品質管理計画
変更履歴
モデル番号とリビジョンがすべてのドキュメントで一致していることを確認してください。
一般的なドキュメントの競合には次のようなものがあります。
サンプルと異なるワイヤ長の図面
古い容量値を使用したラベル
パック仕様のさまざまなしきい値をリストした PCM レポート
ピン配置を逆にしたコネクタの図
取り付けられているセルモデルと一致しないセルレポート
提案されたバッテリーではなく、同様のバッテリーのテストレポート
セルをカバーするが、完成したパック構成をカバーしない証明書
電圧と容量が似ているからといって、証明書やレポートが適用されると考えないでください。対象となるモデルまたは製品ファミリー、および許容される構造の違いを確認してください。
電気的ストレスを加える前にサンプルを検査してください。
探す:
ポーチのへこみ
しわ
腫れ
傷
腐食
汚染
電解液漏れ
シールエッジの損傷
露出した導電性材料
鋭いひだ
緩んだテープ
絶縁体の位置がずれている
ラベルの配置が不均一
張力緩和が不十分
損傷したワイヤ絶縁体
コネクタ端子の緩み
ワイヤーの色が間違っている
はんだ付けや溶接が不十分
余分な接着剤
異物
保護されていない PCM コンポーネント
一貫性のないケーブル配線
検査基準は合意された構造を反映する必要があります。視覚的な違いが自動的に欠陥になるわけではありませんが、同一であると思われるサンプル間の説明のつかない変動については調査する必要があります。
アルミニウムラミネートポーチは、組み立て中や使用中に損傷する可能性があるため、穴を開けたり、鋭く曲げたり、硬い部品で圧縮したり、端にさらしたりしないでください。
以下の点に特に注意してください。
セル本体とトップシールの間の移行部
折り畳まれたタブ
PCMの配置
ニッケルストリップエッジ
コネクタ端子
接着箇所
ポーチ近くのエンクロージャーのリブまたはネジ
バッテリーは、デバイスの外では問題ないように見えますが、筐体を閉じると圧力がかかり、損傷を受ける可能性があります。
パウチセルのモデル番号に頼るのではなく、バッテリーアセンブリ全体を測定してください。
記録:
最大厚さ
最大幅
最大長さ
PCM または BMS プロジェクション
シールとタブ部分
ケーブル長
コネクタの寸法
ケーブル出口位置
重さ
図面では以下を定義する必要があります。
測定基準点
呼び寸法
最大寸法
公差
測定時の充電状態
測定時の温度
断熱材とラベルが含まれているかどうか
ワイヤとコネクタがエンベロープに含まれるかどうか
LiPo のモデル番号はパウチ セルのおおよそのサイズを示す場合がありますが、必ずしも完成したバッテリーを表すものではありません。保護コンポーネント、テープ、配線、シールエッジ、および製造公差により、必要なスペースが増加する可能性があります。
実稼働向けエンクロージャに複数のサンプルをインストールし、次のことを確認します。
電池は力を入れずに挿入できます
ポーチが挟まれたり、鋭く曲がったりしていないこと
筐体は正常に閉まります
ネジがバッテリーに接触したり、バッテリーを圧縮したりしません
ケーブルは意図したルートをたどります
コネクタの抜き差しが可能
ワイヤーが鋭利なエッジを越えない
バッテリーが過度に動かない
接着剤とフォームにより過剰な圧力が発生しない
他のコンポーネントがポーチに擦れることはありません
適切な耐用年数延長スペースが確保されている
最小のサンプルが適合するというだけの理由で電池が承認されるべきではありません。許容差の評価には、最大許容バッテリ寸法と最小許容筐体スペースを使用します。
コネクタのエラーにより、バッテリー、充電器、またはデバイスが直ちに損傷する可能性があります。
サンプルを接続する前に:
コネクタの製造元と正確な部品番号を確認してください。
相手コネクタと比較してください。
端子とハウジングの互換性を確認してください。
ピン数を確認してください。
物理的なピンの位置を図面と比較してください。
適切な機器を使用して極性を測定します。
NTCと通信リードを確認します。
ワイヤーゲージとケーブル長を確認してください。
張力緩和と端子保持を確認します。
すべてのサンプルの結果を記録します。
以下のものに依存しないでください。
ワイヤーカラーのみ
コネクタの外観
以前のサプライヤーの PIN 規則
未検証の図面上のプラスとマイナスのマーキング
見た目が同一の 2 つの 2 ピン コネクタは、逆の極性を使用できます。
マルチワイヤーバッテリーの場合は、以下を含む完全なピン配置を確認してください。
パックポジティブ
パックネガティブ
NTC
識別抵抗器
データ
クロック
有効にする
バランス接続
バッテリーがデバイスと通信する場合は、電気レベル、タイミング、アドレス、データ形式、エラー処理、およびウェイクアップ動作を確認します。
サイクリングの前に、サンプルの受け取り時の状態を記録してください。
関連する測定には以下が含まれる場合があります。
開放電圧
充電状態
パック電圧
個別の直列グループ電圧
内部抵抗
バッテリー重量
通信状態
障害フラグ
出荷モードのステータス
受信日
製造からの経過時間
入力電圧または抵抗の大きな変動は、コンディショニング、保管、自己放電、セルのマッチング、または組み立てに一貫性がないことを示している可能性があります。
ただし、測定値は慎重に解釈する必要があります。内部抵抗の結果は、次の要因によって変化する可能性があります。
試験方法
テスト頻度
接触抵抗
充電状態
セル温度
休憩時間
装置の精度
比較には同じ検証済みの測定方法を使用します。
定格容量は、バッテリー仕様で定義された制御された条件下で確認する必要があります。
基本的な容量テストには通常、以下が含まれます。
承認された充電プロファイルを使用してバッテリーを充電する
指定された休憩時間を許可する
規定電流での放電
指定したカットオフ条件で停止
供給されたアンペア時とワット時の記録
テスト全体を通して電圧と温度を記録
正確な電流、電圧、温度、休止時間、および終了条件が結果に影響します。
容量と実行時間は関連していますが、互換性はありません。
バッテリーは実験室の容量定格を満たしていても、次の理由によりデバイスの実行時間が不十分になることがあります。
高いデバイス電流
パルス負荷
電圧変換損失
デバイスの早期シャットダウン
保護回路電圧降下
低い動作温度
不正確な充電状態推定
高いスタンバイ電流
コネクタまたはワイヤの抵抗
両方を検証します。
制御されたバッテリー容量
定義された実デバイス使用プロファイルでのランタイム
最良の結果やグループの平均だけを報告しないでください。
記録:
個人の能力
最小の結果
最大の結果
平均
変化
異常な充電または放電曲線
試験中の温度
試験装置と校正状況
1 つのサンプルのパフォーマンスが他のサンプルより大幅に悪い場合は、たとえ平均が許容範囲内であっても、そのサンプルを調査します。
単純な抵抗負荷では、最終製品のバッテリーの使用方法が再現されない場合があります。
検証計画は以下を表す必要があります。
スリープ電流
待機電流
標準動作電流
最大連続電流
起動電流
モーターストール電流
無線送信パルス
ディスプレイのアクティブ化
ヒーター突入電流
プロセッサーまたはワイヤレスのピーク
デューティサイクルの繰り返し
動作中の充電(該当する場合)
以下のことを行わなくても、バッテリーが必要な電流を維持できることを確認します。
過度の電圧降下
過度の温度上昇
PCM または BMS の中断
コネクタの加熱
ワイヤー加熱
デバイスの動作が不安定
記録:
ピークの大きさ
ピーク持続時間
繰り返し率
バッテリーの充電状態
バッテリー温度
最小パック電圧
保護応答
デバイスの応答
バッテリーは 1 つの短いパルスをサポートしている可能性がありますが、パルスが頻繁に繰り返されたり、放電の終わり近くに発生したりすると故障します。
多くの場合、スタートアップは定常的な運用よりも要求が厳しくなります。
次のような関連する最悪の条件下で起動をテストします。
充電状態が低い
最低動作温度
最大デバイス負荷
劣化したバッテリーの状態
再起動の繰り返し
モーターまたはポンプの起動
起動時の無線通信
正当なデバイス負荷中に保護回路がトリップした場合、その電流定格を増やすだけでは問題が解決しない可能性があります。セルの能力、電圧降下、配線、コネクタ抵抗、MOSFET 損失、検出遅延、デバイスの動作を合わせて評価する必要があります。
バッテリー、充電器、保護回路、およびデバイスのファームウェアは、1 つの充電システムとして機能する必要があります。
確認する:
充電方法
最大充電電圧
充電電流
プリチャージ動作
定電流ステージ
定電圧ステージ
充電の終了
充電または再起動の動作
充電時間
バッテリー温度
コネクタ温度
PCM または BMS 温度
デバイスステータス表示
デバイスの動作中に充電する
充電中断時の対応
保護遮断後の対応
研究室用電源はバッテリーの診断に役立ちますが、最終的な充電器とデバイスによるテストに代わるものではありません。
相違点:
電圧精度
電流制御
終端電流
ケーブル抵抗
コミュニケーション
温度検知
タイマーの動作
ファームウェア
USB電源ネゴシエーション
充電性能を変えることができます。
バッテリーに NTC サーミスターが含まれている場合は、以下を確認してください。
NTC抵抗値
抵抗許容差
基準温度
ベータ値または抵抗曲線
物理センサーの位置
コネクタピン
デバイスまたは充電器の解釈
充電および放電の制限
オープンまたはショートしたセンサーの障害動作
NTC は温度のみを感知します。デバイス、充電器、PCM、または BMS は信号を解釈し、必要なアクションを実行する必要があります。
電圧と温度は、実際の電流経路全体で測定する必要があります。
潜在的な熱源には次のようなものがあります。
細胞
タブ
溶接
ニッケル相互接続
MOSFET
電流検出抵抗器
ヒューズ
ワイヤー
コネクタ端子
PCB トレース
デバイスの接点
オープンベンチテストに合格したバッテリーは、密閉された筐体内でかなり高温になる場合があります。
考慮する:
最大想定荷重
最大充電電流
充電状態が低い
意図される最高周囲温度
最小エアフロー
最終筐体
最終フォームと接着剤
プロダクションケーブルの配線
充電とデバイスの同時操作
繰り返されるピーク負荷
許容限度は以下に基づく必要があります。
セル仕様
コンポーネントの定格
絶縁定格
コネクタとワイヤの制限
デバイス要件
ユーザー連絡先の要件
適用される安全規格
期待寿命
測定されたエンクロージャの最大表面温度のみを使用して設計を承認しないでください。内部バッテリーとコンポーネントの温度が高くなる可能性があります。
必要なテストは、バッテリーが基本的な PCM を使用するか、より高度な BMS を使用するかによって異なります。
関連する機能には次のものが含まれます。
過充電検出
過放電検出
充電過電流検出
放電過電流検出
短絡応答
温度監視
セル電圧監視
セルバランシング
電流測定
充電状態の推定
健康状態の推定
循環棚卸
障害ロギング
認証
コミュニケーション
スリープモード
シャットダウンモード
配送モード
覚醒時の行動
障害回復
各保護機能について、以下を確認してください。
検出閾値
検出遅延
カットオフ動作
遮断後消費電流
解除または回復条件
充電器との相互作用
デバイスファームウェアとの対話
フォルトが繰り返された後の動作
保護テストは、制御された機器と適切な安全対策を使用して実施する必要があります。危険または破壊的なテストは、承認された手順を使用して有資格者または研究所のみが実行する必要があります。
保護回路は、デバイスの有効な動作を中断することなく、障害に応答する必要があります。
潜在的な競合には次のようなものがあります。
起動電流を短絡と誤認
モータストールにより遮断と復帰が繰り返される
PCM しきい値以下でデバイスのカットオフが発生しました
過放電後の充電器の再起動ループ
BMS スリープ モードによりデバイスがスリープ解除されない
セルバランシングにより充電時間を延長
パルス負荷下では充電状態データが不正確になる
回路は、独自のコンポーネントレベルのテストに合格しても、デバイスには適さない可能性があります。
文書化された動作プロファイルを使用して、最終デバイスのバッテリーを動作させます。
テストでは以下を定義する必要があります。
充電開始状態
充電手順
周囲温度
デバイスのハードウェア リビジョン
ファームウェアのリビジョン
画面またはラジオのアクティビティ
負荷デューティサイクル
睡眠時間
エンドポイント条件
繰り返し実行の数
記録:
合計実行時間
電圧曲線
報告されたバッテリーの割合
デバイスのシャットダウンポイント
保護カットオフポイント
温度
リセットまたは電圧低下イベント
シャットダウン時の残容量
シャットダウン後の充電動作
デバイスに充電状態が表示される場合は、報告された値を実際のバッテリーの動作と比較してください。
探す:
突然パーセンテージが下がる
長期間100%
容量が残っている状態で早期にシャットダウンする
0%以降のデバイス動作
再起動後の読み取り値の不一致
低温での誤った測定値
電池交換後に校正が失われる
残量計のパフォーマンスには、最終セル、負荷プロファイル、カットオフ電圧、ファームウェア設定を使用した校正が必要な場合があります。
低電力製品は、スタンバイ消費によって予想以上に多くのエネルギーを失う可能性があります。
以下の電流を測定します。
通常動作
アイドルモード
スリープモード
デバイスのシャットダウン
バッテリー出荷モード
保護カットオフ
充電器未接続状態
長期保管状態
以下からの消費を含めます:
PCM または BMS
燃料計
通信回路
NTCネットワーク
デバイスエレクトロニクス
漏れ経路
充電器入力
現実的な使用可能な容量と消費電流を使用して、ストレージまたはスタンバイ期間を見積もります。以下を考慮せずに、公称容量を 1 つの測定電流で割らないでください。
自己放電
BMS または PCM の消費
温度
エージング
最小デバイス電圧
保護カットオフ
容量許容差
配送料の状態
長期保管テストでは、次のものも監視できます。
開放電圧
容量維持
保管後の復元
腫れ
内部抵抗
通信状態
過剰な自己放電
必要なテストは、一般的なチェックリストではなく、最終的なアプリケーションを反映する必要があります。
考えられる評価は次のとおりです。
装置の組み立てと分解
ケーブルの引っ張りまたは保持
コネクタの抜き差し
振動
機械的衝撃
製品ドロップ
エンクロージャからの圧縮
サーマルサイクリング
高温動作
低温動作
高温保管
低温保管
湿気への暴露
高度または低気圧の条件
デバイスレベルでの防塵または湿気からの保護
ボタン、モーター、ラジオの繰り返し操作
輸送用梱包
曝露後は、次の検査と再テストを行ってください。
外観
寸法
開放電圧
容量
内部抵抗
絶縁
配線
コネクタの保持
保護機能
デバイスの操作
漏れや膨れ
機械的テストでは、バッテリーが製品内にどのように取り付けられているかを示す必要があります。サポートされていないバッテリーを筐体の外でテストすると、実際のストレスが再現されない可能性があります。
新しいサンプルは容量と電力の要件を満たすことができますが、目的の製品にとっては劣化が早すぎます。
サイクルライフ計画では次のことを定義する必要があります。
充電電圧
充電電流
充電の終了
放電電流
放電カットオフ
休憩時間
温度
デバイスまたは実験室の負荷
測定間隔
耐用年数終了の基準
追跡:
残容量
エネルギー
内部抵抗
電圧降下
温度上昇
腫れ
ランタイム
保護行動
コネクタとワイヤーの状態
デバイスが次の場合、バッテリーの劣化が加速する可能性があります。
長期間フル充電を維持
高温で動作する
頻繁な大電流パルスの使用
繰り返し深放電に達する
動作しながら充電
熱放散が限られている
保管期間が長い
高い最大充電電圧を使用
短い加速テストは比較をサポートしますが、現実世界の耐用年数の正確な予測として自動的に扱うべきではありません。テスト条件と現場での使用の関係を正当化する必要があります。
デバイスレベルの検証、バッテリーの安全性評価、輸送テスト、市場認証はさまざまな目的に役立ちます。
デバイス内で正しく動作するバッテリーは、自動的には準拠しません。同様に、準拠文書が記載されているバッテリーは、デバイスと自動的に互換性があるわけではありません。
バッテリー、製品、仕向地、および配布方法に応じて、プロジェクトでは以下に関連する要件を評価する必要がある場合があります。
リチウム電池の輸送
ポータブルバッテリーの安全性
セルまたはパックの安全性
製品レベルの電気安全性
電磁適合性
環境上の制限
リサイクルまたはラベル付け
航空、海、道路、鉄道の輸送
UN 38.3 は、リチウム電池とバッテリーの輸送試験に取り組んでいます。以下のことは確認されていません。
デバイスのランタイム
エンクロージャの適合
充電器の互換性
バッテリーパーセントの精度
ケーブルの配線
塗布温度
ピーク負荷能力
製品落下性能
長期サイクル寿命
これは、定義されたセルまたはバッテリー設計タイプにも適用されます。セル、構造、コンポーネント、または構成への変更をレビューして、既存のレポートが引き続き適用可能かどうか、または追加のテストが必要かどうかを判断する必要があります。
ドキュメントごとに、次のことを確認します。
メーカー
型番
セルまたはバッテリーの指定
物理的説明
電圧と容量
直列および並列構成
試験報告書番号
試験日
該当する標準版
試験室
合否結果
屋根付き構造
許可されたモデルファミリー
提案サンプルとの相違点
プロジェクト要件により、関連する目的をレポートでカバーできる場合を除き、内部セルのレポートのみに基づいてカスタム パックを承認しないでください。
優れたプロトタイプは、その設計が一貫して製造できることを証明するものではありません。
大量生産の前に、次のことについて話し合います。
限界寸法
部品の公差
セルマッチング
溶接パラメータ
はんだ付け制御
PCMプログラミング
ファームウェアのロード
コネクタとワイヤの検証
断熱材の配置
接着剤の量
ラベルコントロール
工程内テスト
最終検査
トレーサビリティ
機器の校正
不具合対応
リワーク制限
ロットリリース基準
ゼルネさん リチウムポリマー電池の品質管理システム では、プロセス監視、構造検査、環境制御、セル追跡、最終性能検証などの制御について説明します。サンプルの承認は、これらの製造管理を検証中に特定された重要な特性と結び付ける必要があります。
安全性、互換性、またはパフォーマンスに重大な影響を与える特性には、明確な製造管理が必要です。
例としては次のものが挙げられます。
セルのモデルとロット
パック極性
最大仕上がり厚さ
コネクタ品番
ワイヤーの長さ
溶接の完全性
保護しきい値
ファームウェアのバージョン
容量
内部抵抗
開放電圧
NTC値
コミュニケーション
絶縁
ラベルの精度
管理方法、検査頻度、設備、許容限度、および記録保持要件を文書化する必要があります。
試験運用では、意図した製造プロセスを使用して、承認された設計を再現できるかどうかを判断します。
手作りのサンプルでは示されない次のような問題が明らかになる可能性があります。
寸法変化
PCMポジションバリエーション
ワイヤの長さが一定していない
コネクタ極性エラー
弱い溶接部
絶縁体のズレ
ラベルの間違い
ファームウェアの読み込みエラー
セルロットのばらつき
テストステーションの制限
パッケージの損傷
レビュー:
受信コンポーネントレコード
実際の部品表
作業指示
プロセスパラメータ
工程内検査
最終テストデータ
収率
手直し
欠陥の種類
次元分布
容量の配分
抵抗分布
トレーサビリティ
包装
出荷状態
最初に生産されたユニットだけを選択するのではなく、パイロット ロット全体でユニットを選択します。
運用を目的としたユニットは、アプリケーションにとって最も重要な次のようなテストを繰り返す必要があります。
機械的なフィット感
コネクタと極性
充電
ランタイム
ピーク負荷
温度
コミュニケーション
保護行動
組み立て
製品の操作
試験的な承認は、エンジニアリングサンプルに完全に依存するよりも強力な証拠を提供します。
ゴールデン サンプルは、承認されたバッテリーの構造と仕上がりを表す、承認された物理的基準です。
以下のことを確認するのに役立つかもしれません。
寸法
ケーブルの配線
コネクタの向き
ラベルの位置
絶縁
PCM の場所
全体の外観
ただし、ゴールデン サンプルは管理された文書に取って代わるものであってはなりません。物理ユニットは古くなったり、損傷したり、内部設計の詳細が表示されなくなったりする可能性があります。
承認されたリファレンス パッケージには以下が含まれている必要があります。
黄金のサンプル
署名付きバッテリー仕様書
承認済み図面
承認された部品表または管理されたコンポーネントのリスト
コネクタとピン配置図
PCM または BMS の仕様
ファームウェアのリビジョン
テスト計画
検証レポート
試験運用レポート
コンプライアンス文書
梱包仕様
変更管理契約
可能であれば、サプライヤーと顧客はそれぞれ、特定された参照サンプルを保持する必要があります。
テストに失敗した場合は、文書化されていないサンプルの置き換えではなく、構造化された調査につながる必要があります。
記録:
サンプルID
試験方法
試験条件
装置
故障時間
測定データ
写真
デバイスのリビジョン
バッテリーのリビジョン
環境条件
サンプルに対して実行された以前のテスト
次に、失敗が以下に関連しているかどうかを判断します。
要件定義
バッテリー設計
セルの能力
保護設定
コネクタまたはワイヤー
デバイスのハードウェア
デバイスのファームウェア
充電器
囲い
試験方法
測定機器
製造上の欠陥
サンプルの損傷
コンポーネントのバリエーション
改訂されたサンプルには以下を添付する必要があります。
根本原因分析
是正措置
更新されたリビジョン
変更点の説明
影響を受けるドキュメント
再テスト計画
変更によって新たな問題が発生しないという証拠
古い部品番号またはリビジョンで改訂されたサンプルをテストしないでください。そうしないと、失敗した設計と修正された設計を区別することが困難になります。
コネクタが変更された場合は、物理的な接続以上のテストを再テストしてください。次のことも考慮してください。
極性
接触抵抗
温度上昇
ケーブルの配線
保持
デバイスの組み立て
PCM が変更された場合は、次のことを再考してください。
電圧降下
現在の能力
保護しきい値
スリープ電流
充電
デバイスのシャットダウン
温度
コンプライアンス文書
変更により 1 つの障害が修正される一方で、他のいくつかの要件に影響を与える可能性があります。
検証が完了したら、承認された構成を凍結します。
制御された設計では、以下を特定する必要があります。
セルのメーカーとモデル
許可されたセルの代替
セル仕様
PCM または BMS の部品番号
保護設定
MOSFETとヒューズの要件
ファームウェア
NTC
コネクタ
ターミナル
ワイヤー
ケーブル長
絶縁
接着剤
ラベル
寸法
組立工程
テスト限界
包装
同等性が定義され、正式な承認プロセスが存在しない限り、「同一または同等」などの承認文言は避けてください。
サプライヤーは、適合性、機能、性能、安全性、信頼性、コンプライアンス、または外観に影響を与える可能性のある変更を行う前に、顧客に通知する必要があります。
潜在的な通知項目は次のとおりです。
セルのモデルまたはサプライヤー
セルの製造場所
電極または電解質システム
定格容量
PCM または BMS
MOSFET
ヒューズ
ファームウェア
コネクタ
ターミナル
ワイヤー
NTC
ニッケルまたはバスバー
絶縁
接着剤
ラベル素材
寸法
溶接工程
組立工程
生産地
試験方法
包装
契約では、変更に以下が必要かどうかを定義する必要があります。
書類審査
新しいサンプル
部分的な再検証
完全な再検証
新しいコンプライアンステスト
導入前の顧客の承認
明確な承認レポートには次のセクションが含まれる場合があります。
お客様
製品
デバイスモデル
バッテリー品番
バッテリーのリビジョン
サプライヤー
試験日
試験会場
責任ある査読者
サンプル量
サンプルID
セルモデル
セルロット
PCM または BMS リビジョン
ファームウェアのリビジョン
組立日
サンプルの種類
生産地
バッテリー仕様
機械製図
セル仕様
保護仕様
コネクタ図
デバイス仕様
テスト計画
コンプライアンス文書
機器名
モデル
資産番号
校正ステータス
精度または測定能力
すべてのテストについて、次のことを記録します。
要件
方法
条件
合格基準
個人成績
合否の結論
注意事項
サポートファイル
記録:
逸脱の説明
理由
技術的評価
一時的または永続的なステータス
必要な是正措置
承認権限
次のような明確なステータスを使用します。
承認された
文書化された条件により承認されました
拒否されました
追加のテストが必要
パイロット生産のみを承認
量産承認済み
「基本的に許容できる」または「問題ないはず」などのあいまいな結論は避けてください。
間違い |
なぜリスクが生じるのか |
|---|---|
デバイスの電源がオンになったため、サンプルを承認しました |
起動時に充電、実行時間、温度、保護、エージング、一貫性が検証されない |
1 つのサンプルのみをテストする |
1 つのユニットで製造上のばらつきを表現することはできません |
コンセプトサンプルを本番環境であるかのようにテストする |
製造前に材料とプロセスが変更される場合があります |
許容制限のない要件を使用する |
チームは一貫した合否判定を下すことができない |
公称セル寸法のみの測定 |
実際の適合性は、完成したバッテリー、公差、ケーブル、コネクタによって決まります。 |
コネクタの外観による一致 |
同様のハウジングでも、異なる端子、ピッチ、極性、またはピン配列が使用される場合があります。 |
テスト条件を定義せずに容量を確認 |
電流、電圧、温度、カットオフは結果に直接影響します |
定格容量を保証されたデバイスの実行時間として扱う |
デバイスの効率、カットオフ、パルス、温度も実行時間に影響します |
実験室負荷のみでのテスト |
実際のデバイスには、起動、無線、モーター、またはヒーターのピークがある可能性があります |
筐体の外でバッテリーをテストする |
エンクロージャの温度と圧力によってパフォーマンスが変化する可能性があります |
低充電状態のパフォーマンスを無視する |
電圧降下とカットオフの問題は、放電の終わり近くによく発生します。 |
セル温度のみをチェックする |
MOSFET、ワイヤ、溶接部、コネクタが熱くなる可能性があります |
NTC がそれ自体で保護を提供すると仮定する |
別の回路が NTC を解釈して動作を制御する必要がある |
平均的なテスト結果のみをレビューする |
パフォーマンスの低いユニットや大きなばらつきは、平均値によって隠れてしまう可能性があります。 |
テストごとに大きなストレスを与えたサンプルを再利用する |
初期のテストは後の結果に影響を与える可能性があります |
コンプライアンスレポートをアプリケーション検証として扱う |
コンプライアンスは、適合性、実行時間、充電、またはデバイスの動作を確認するものではありません |
セルレポートが完成したカスタムパックをカバーしていると仮定します。 |
パックの構築と構成には個別の評価が必要な場合があります |
パイロットランを行わずに手作りサンプルを承認する |
手動プロトタイプは通常の生産変動を反映していない可能性があります |
承認された参照サンプルを保持しない |
その後の生産の違いを特定するのが難しくなる |
文書化されていないコンポーネントの代替の受け入れ |
電気的、熱的、機械的、コンプライアンス特性が変化する可能性があります |
同じリビジョンでの設計変更を許可する |
テスト結果は納品された製品と一致しなくなる可能性があります |
故障を解決する前に量産を開始する |
未解決の問題が大きくなり、よりコストのかかるロットレベルの問題になる |
バッテリー仕様承認済み
セル仕様の承認
機械図面の承認
コネクタとピン配置が承認済み
PCM または BMS 仕様の承認済み
充電要件が承認されました
ラベル承認済み
包装仕様の承認済み
必要なコンプライアンス文書の確認
すべてのドキュメントにわたって一貫したリビジョン
生産意図のある建設が確認されました
記録されたサンプルID
セルモデルとロットを記録
PCM または BMS リビジョンが記録されました
ファームウェアを記録しました
コンポーネントが意図した部品表と一致している
製造場所が確認されました
最大寸法合格
ウェイトパス
PCM 配置パス
ケーブル長パス
ケーブル出口パス
コネクタの向きのパス
デバイスの組み立てパス
ポーチが挟まれたり破損したりしていないこと
拡張クリアランスは十分です
振動または落下要件に合格
開放電圧通過
キャパシティパス
エネルギーパス
内部抵抗が通過します
連続電流が流れる
ピーク電流が流れる
起動電流が流れる
電圧降下が通過する
ランタイムパス
待機電流が流れる
充電動作パス
セル温度が経過する
PCM または BMS 温度パス
コネクタの温度が経過しました
ワイヤー温度が通過します
密閉型デバイスの温度経過
最悪の動作条件を通過
充電温度が経過する
過充電応答を検証済み
過放電応答確認済み
過電流応答を確認
短絡応答を確認済み
温度検知を確認済み
NTC 値と位置が確認されました
回復動作を確認
スリープとウェイクアップを確認しました
充電状態の動作を検証済み
通信が確認されました
必要に応じて認証が検証されました
サイクルまたはエージング要件に合格
ストレージ要件に合格
環境要件に合格
パイロット生産完了
生産データのレビュー
重要な特性を制御
黄金色のサンプルが保持される
署名された検証レポート
変更管理プロセスの合意
是正措置は終了しました
量産リリースが承認されました
カスタム LiPo バッテリーのサンプルは、単にエンクロージャに適合し、デバイスに電力を供給するという理由だけで承認されるべきではありません。
信頼性の高い承認は、管理された仕様と測定可能な合格基準から始まります。完成したバッテリーは、アイデンティティ、寸法、コネクタと極性、容量、充電、実行時間、連続電流とピーク電流、電圧降下、温度、保護機能、通信、機械的統合、保管、および経年劣化について評価する必要があります。
最も意味のあるテストでは、最終的なデバイス、充電器、エンクロージャ、ファームウェア、ケーブル配線、および動作プロファイルを使用します。サプライヤーのベンチ テストと顧客のデバイス テストは目的が異なるため、両方が必要になる場合があります。
サンプルは、意図した製品設計を表すものでなければなりません。手作りのエンジニアリングユニットでは、寸法、溶接、配線、保護設定、および性能が量産中に一貫性を保つことを実証することはできません。制御されたパイロットビルド、承認された文書、保持されている参照サンプル、および正式な変更管理は、サンプルテストの成功と再現可能な供給を結び付けるのに役立ちます。
目標は、1 つのバッテリーが一度だけ動作することを証明することではありません。これは、指定されたバッテリーが目的の製品で安全かつ一貫して動作すること、および同じ承認された設計が生産全体を通じて再現できることを確認することです。
少なくとも、バッテリーの識別、仕上がり寸法、コネクタ、極性、電圧、容量、充電動作、連続電流とピーク電流、稼働時間、温度上昇、保護機能、最終デバイスの機械的適合性を確認してください。完全な範囲はアプリケーションとターゲット市場を反映する必要があります。
通常はそうではありません。 1 つのサンプルでは基本的な互換性の問題を特定できますが、ユニット間の変動、信頼性、生産の一貫性を実証することはできません。必要な数量は、プロジェクトのリスク、テスト範囲、バッテリーの複雑さ、および規制要件に従って定義する必要があります。
量産向けサンプルでは、セル、保護回路、コネクタ、ワイヤ、絶縁体、ファームウェア、構造、および大量生産を目的とした製造プロセスが使用されます。一時的なコンポーネントまたは代替コンポーネントは、最終承認前に開示および解決される必要があります。
製品に取り付けられる完成したバッテリーアセンブリを検証します。ベアセルテストは、完成したバッテリーの電圧降下、寸法、保護動作、コネクタ、配線、絶縁、または温度を表すものではありません。
定義された充電電圧、電流、終了、休止時間、放電電流、カットオフ電圧、および温度を使用して、制御された充放電テストを使用します。必要に応じて、個々の結果をアンペア時とワット時の両方で記録します。
いいえ。実行時間は、デバイスの電流、変換効率、パルス負荷、バッテリー電圧、動作温度、配線損失、保護回路の抵抗、デバイスのシャットダウン閾値にも依存します。
エンクロージャは、放熱、バッテリの圧縮、ケーブルの配線、通気、コネクタの位置、デバイスのアセンブリに影響します。オープンベンチでは正常に動作するバッテリーでも、熱くなりすぎたり、製品内部に機械的ストレスが発生したりする可能性があります。
実際のデバイスのピークの大きさ、継続時間、繰り返し率を再現する負荷プロファイルを使用します。関連する温度と充電状態でテストし、最小電圧、温度、保護応答、デバイスの動作を記録します。
エンジニアリング サンプルは開発中に使用されるため、変更される可能性があります。ゴールデン サンプルは、承認された製造構造と仕上がりを表す、承認された物理的基準です。それは管理された図面と仕様によってサポートされる必要があります。
No. UN 38.3 は、リチウム電池とバッテリーの輸送試験に取り組んでいます。デバイスの適合性、実行時間、充電器の互換性、ピーク負荷パフォーマンス、エンクロージャ内の温度、または生産の一貫性は検証されません。
自動的ではありません。レポートが完成したバッテリー構成と使用目的をカバーしているかどうかを確認します。シリーズ構成、保護、配線、筐体、その他の構造の詳細の変更は、該当する要件に影響を与える可能性があります。
故障したユニット、テスト条件、測定データ、およびバッテリーのリビジョンを文書化します。根本原因を特定し、管理された修正措置を実施し、必要に応じて新しいリビジョンを発行し、影響を受けるテストを繰り返します。連携機能も見直す必要がある。
パイロットランでは、目的のコンポーネント、機器、作業指示、検査方法、製造プロセスを使用して、限られた数量を生産します。大量の注文がリリースされる前に再現性を確認するのに役立ちます。
どちらも重要です。平均は全体的なパフォーマンスを示しますが、最小の結果と変動により、個々のユニットが一貫して要件を満たしているかどうかがわかります。受け入れルールはテスト前に定義する必要があります。
セル、PCM または BMS、ファームウェア、コネクタ、ワイヤ、NTC、ヒューズ、絶縁体、寸法、組立プロセス、生産場所、テスト方法、またはパッケージングへの変更は、承認された製品への影響に応じて、通知と再検証が必要になる場合があります。
バッテリーのスペース、電圧、容量、連続負荷およびピーク負荷、充電方法、ランタイムターゲット、コネクタ、極性、ワイヤの長さ、保護機能、動作温度、デバイスタイプ、ターゲット市場、コンプライアンス要件、および予想される注文量を提供します。デバイス図面と負荷プロファイル データは特に役立ちます。
生産目的のサンプルが承認された仕様を満たし、重要なデバイスレベルおよび信頼性テストに合格し、必要なコンプライアンス文書がレビューされ、パイロット生産で再現性が確認され、障害が解決され、設計および変更管理プロセスが正式に承認されると、準備が整います。