LiPo 배터리 구획 설계: 공간, 열, 압축 및 팽창 허용량

LiPo 배터리 칸은 배터리를 제자리에 고정하는 것 이상의 역할을 해야 합니다. 제조 공차를 수용하고, 집중 압력으로부터 파우치를 보호하고, 움직임을 제어하고, 열을 관리하고, 밀봉 및 케이블 영역을 보존하고, 제품 서비스 수명 전반에 걸쳐 예상되는 치수 변화에 대해 충분한 공간을 확보해야 합니다.

공칭 셀 두께에 임의의 간격을 추가하여 올바른 구획 크기를 결정할 수 없습니다. 제품 설계자는 전체 배터리 팩, 사용 가능한 최소 인클로저 공간, 장착 재료의 동작, 작동 온도 및 노화 후 예상되는 배터리 상태를 평가해야 합니다.

신뢰할 수 있는 설계는 일반적으로 다음 네 가지 원칙을 따릅니다.

• 공칭 파우치 셀 치수가 아닌 최대 완성 팩 치수에 맞게 수납 공간의 크기를 조정하십시오.

• 리브, 나사, PCB 가장자리, 커넥터 및 단단한 부품으로 인한 국부적 압력을 방지합니다.

• 모든 파우치 셀에 동일한 압축이 필요하다고 가정하지 않고 제어된 유지력을 사용하십시오.

• 보편적인 백분율이나 밀리미터 값이 아닌 공급업체 데이터 및 장치 수준 검증을 통해 팽창 허용치를 정의합니다.

이 가이드에서는 소형 전자 장치용 LiPo 배터리 함을 설계할 때 이러한 원리를 적용하는 방법을 설명합니다.

배터리실 디자인이 중요한 이유

LiPo 파우치 셀은 제품 설계자가 얇고 가벼우며 불규칙한 내부 공간을 효율적으로 사용할 수 있도록 도와줍니다. 그러나 파우치는 견고한 원통형 또는 금속 케이스 셀보다 구조적 보호 수준이 낮습니다.

따라서 인클로저는 배터리 통합 시스템의 일부가 됩니다.

부적합한 구획은 다음과 같은 문제를 일으킬 수 있습니다.

• 조립 중 파우치 손상

• 인클로저 리브 또는 나사 보스의 압력

• 케이블 끼임

• 커넥터 간섭

• 낙하 또는 진동 시 배터리 움직임

• 밀봉된 제품 내부의 과도한 온도

• 배터리 노화 후 커버 변형

• 디스플레이, PCB 또는 인클로저에 대한 스트레스

• 서비스 중에 배터리를 제거하기 어려움

• 프로토타입과 생산 적합 사이의 변형

하나의 프로토타입 인클로저에 맞는 배터리가 반드시 생산 준비가 되어 있는 것은 아닙니다. 설계에서는 허용되는 최대 배터리, 허용되는 최소 수납 공간, 폼, 접착제, 라벨, 단열재, 조립 위치의 변화를 고려해야 합니다.

완성된 배터리 봉투로 시작하세요

배터리 모델 번호는 파우치 셀의 대략적인 두께, 너비 및 길이를 나타내는 경우가 많습니다. 반드시 제품에 설치된 전체 어셈블리를 설명하는 것은 아닙니다.

완성된 LiPo 배터리에는 다음이 포함될 수도 있습니다.

• 보호회로모듈

• MOSFET 및 기타 전자 부품

• 니켈 탭

• 절연테이프

• 외부 포장

• 점착제

• 상표

• 전선

• 커넥터

• NTC 서미스터

• 커뮤니케이션 리드

• 접힌 씰 또는 탭 영역

이러한 구성 요소는 주 세포 본체 외부에 투영을 생성할 수 있습니다. PCM 영역은 활성 셀 영역보다 두꺼울 수 있으며 커넥터와 케이블에는 추가 라우팅 공간이 필요할 수 있습니다.

컴팩트한 크기가 우선시되는 곳에 ZERNE의 얇은 리튬 폴리머 배터리 옵션은 사용 가능한 공간, 용량 목표, 커넥터 위치 및 보호 요구 사항을 기준으로 평가할 수 있습니다. 그러나 더 얇은 셀을 선택한다고 해서 내성과 노화 허용량이 필요하지 않은 것은 아닙니다.

공차 스택을 사용하여 클리어런스 계산

배터리실 간격은 공칭 CAD 값이 아닌 최악의 경우 치수를 기준으로 계산해야 합니다.

단순화된 두께 방향 계산은 다음과 같이 표현될 수 있습니다.

남은 설계 여백 = 최소 구획 깊이 − 최대 완성 포장 두께 − 단열재 및 장벽 두께 − 조립 여유 공간 − 계획된 치수 변경 허용치

폼이나 다른 압축성 유지 재료를 사용하는 경우 설치된 두께와 압축 범위도 포함되어야 합니다.

너비와 길이에도 동일한 원칙이 적용됩니다.

최소 측면 여유 공간 = 사용 가능한 최소 인클로저 크기 − 최대 배터리 크기 − 필요한 조립 및 이동 허용량

결과는 다음 중 최악의 허용 조합 하에서 허용 가능한 수준으로 유지되어야 합니다.

• 배터리 두께 공차

• 인클로저 성형 공차

• 폼 두께 공차

• 접착제 두께

• 라벨 및 단열재 두께

• PCB 위치

• 스크류 보스 위치

• 어셈블리 오프셋

• 온도 관련 재료 변화

• 예상되는 배터리 치수 변화

모든 최대 및 최소 조건이 동일할 가능성이 있다고 가정하지 마십시오. 공식적인 공차 분석에서는 제품 위험 및 생산량에 따라 최악의 경우 스택, 통계 분석 또는 둘 다를 사용할 수 있습니다. 선택한 방법은 문서화되어야 합니다.

구획을 기능 영역으로 나누기

단일 클리어런스 값은 전체 배터리 공간을 적절하게 설명하지 않습니다. 부위마다 다른 치료가 필요합니다.

배터리 도면에는 기본 셀 본체, 밀봉 가장자리, PCM, 케이블 출구, 커넥터 및 압력 제한 구역이 식별되어야 합니다. 팩을 단순한 직사각형 블록으로 취급하면 중요한 간섭 지점이 숨겨질 수 있습니다.

국부적인 압력으로부터 파우치를 보호하세요

LiPo 파우치는 날카로운 모서리, 노출된 패스너, 거친 표면 또는 작고 단단한 돌출부에 닿아서는 안 됩니다.

잠재적인 압력 포인트는 다음과 같습니다.

• 나사 팁

• 나사 보스

• 사출 성형 리브

• PCB 모서리

• 부품 리드

• 커넥터 하우징

• 판금 가장자리

• 잘못 정렬된 폼

• 접착성 비즈

• 인클로저 클립

• 조립 중 잔해가 남았습니다.

국지적인 압력은 힘이 작은 영역에 집중되기 때문에 넓고 고르게 분포된 접촉보다 더 우려됩니다.

금지 구역 사용

다음 주변에 금지 구역을 정의하세요.

• 파우치 둘레

• 씰링 가장자리

• 접힌 탭

• 셀-PCM 전환

• PCM 구성요소

• 케이블 솔더 조인트

• 와이어 출구점

공칭 배터리에서 떨어져 보이는 리브는 여전히 최대 크기 팩이나 약간 잘못 정렬된 생산 장치에 접촉할 수 있습니다. 따라서 금지 구역에는 배터리 허용 오차와 조립 위치 허용 오차가 포함되어야 합니다.

폐쇄형 인클로저 검토

많은 간섭 문제는 장치가 완전히 조립된 후에만 나타납니다.

설계 검증 중에 다음을 확인하십시오.

• 배터리를 아래로 누르지 않고 덮개가 닫힙니다.

• 패스너는 셀에 압력을 가하지 않습니다.

• 배터리는 일치하지 않는 두 인클로저 표면 사이에 갇힐 수 없습니다.

• PCB 또는 디스플레이는 배터리를 구조적 지지대로 사용하지 않습니다.

• 케이블은 배터리와 단단한 가장자리 사이를 통과하지 않습니다.

• 폼은 닫은 후에도 의도한 위치에 남아 있습니다.

• 접착제가 딱딱한 부분 능선에 모이지 않습니다.

• 낙하 또는 진동 하중으로 인해 배터리가 날카로운 부분에 부딪힐 수 없습니다.

분할된 하우징, 압력 감지 필름, 투명한 프로토타입, 치수 스캐닝 및 제어된 분해 검사를 통해 숨겨진 접점을 찾는 데 도움이 될 수 있습니다.

실제 장치 주변의 열 환경 설계

배터리 열은 셀에서만 발생하는 것이 아닙니다. 전체 전류 경로는 충전, 방전, 시동 또는 반복적인 피크 부하 중에 열을 발생할 수 있습니다.

가능한 열원은 다음과 같습니다.

• 셀 내부 저항

• PCM 또는 BMS MOSFET

• 퓨즈 및 전류 감지 부품

• 니켈 연결

• 전선

• 커넥터 단자

• 충전기 전자제품

• 전압 변환기

• 프로세서

• 디스플레이

• 모터

• 무선 송신기

밀봉된 엔클로저는 개방형 벤치 테스트 중에 소멸되는 열을 보유할 수 있습니다. 따라서 배터리는 최종 전자 장치, 폼, 접착제, 충전 시스템 및 작동 프로필을 갖춘 생산용 하우징에서 테스트되어야 합니다.

배터리를 방열판으로 사용하지 마십시오

배터리를 프로세서, 전력 변환기, 충전기 IC, 디스플레이 백라이트 또는 모터에 직접 배치하면 장치에서 생성된 열이 셀로 전달될 수 있습니다.

실용적인 경우:

• 배터리를 주요 발열 부품과 분리하세요.

• 뜨거운 전자 장치에서 인클로저까지 정의된 열 경로를 제공합니다.

• 파우치를 통해 열이 전달되지 않도록 하십시오.

• 열 장벽은 전체 인클로저 온도에 미치는 영향을 확인한 후에만 사용하십시오.

• PCM 영역을 다른 집중된 열원으로부터 멀리 두십시오.

• 제품이 지원하는 경우 장치가 작동하는 동안 충전을 평가하십시오.

배터리 주위에 단열재를 추가하면 근처 구성 요소로부터의 직접적인 열 전달을 줄일 수 있지만 배터리 자체에서 발생하는 열을 가둘 수도 있습니다. 따라서 열 설계는 완전한 시스템으로 평가되어야 합니다.

최악의 관련 조건 테스트

열 테스트는 다음과 같이 가장 높은 배터리 또는 구성 요소 온도를 합리적으로 생성할 수 있는 조건을 다루어야 합니다.

• 최대 의도된 연속 하중

• 피크 전류 동작 반복

• 최대 허용 전류로 충전

• 장치가 활성화된 동안 충전 중

• 높은 주변 온도

• 해당되는 경우 직사광선 또는 외부 열원

• 최소 환기

• 과부하 상태에서 배터리 부족 충전 상태

• 노후 배터리 전기적 특성

• 최대 두께의 폼 또는 단열재

• 생산용 인클로저 재료

외부 인클로저 온도 이상의 온도를 측정합니다. 설계에 따라 관련 측정 지점에는 셀 표면, PCM, 커넥터, 전선, 충전 회로, 인근 PCB 및 사용자 접촉 표면이 포함될 수 있습니다.

의도적으로 온도를 감지하는 위치

배터리가 NTC 서미스터를 사용하는 경우 해당 위치는 충전 또는 보호 시스템이 제어하려는 온도를 나타내야 합니다.

확인하다:

• NTC 사양 및 저항 곡선

• 센서 위치

• 열 접촉

• 커넥터 핀아웃

• 장치 해석

• 충전 및 방전 제한

• 개방 또는 단락 센서에 대한 응답

• 셀과 센서 사이의 온도 지연

NTC는 온도 신호를 제공합니다. 충전기, 장치, PCM 또는 BMS는 해당 신호를 해석하고 필요한 조치를 취해야 합니다.

보존은 압축과 동일하지 않습니다.

배터리가 과도하게 움직이지 않도록 해야 하지만 배터리를 제자리에 고정하는 데 자동으로 엄격한 압축이 필요한 것은 아닙니다.

디자이너는 다음을 구별해야 합니다.

• 틈새: 공차, 조립 또는 치수 변경을 위해 필요한 빈 공간

• 보존: 일반적인 사용, 진동 또는 낙하 시 배터리 움직임을 제한하는 기능

• 예압: 폼이나 기타 호환 재료에 의해 가해지는 제어된 초기 힘

• 압축 : 설치된 구조물에 의해 셀 표면에 가해지는 힘

이러한 조건은 겹칠 수 있지만 서로 바꿔 사용할 수는 없습니다.

규정 준수 보존이 도움이 될 수 있는 경우

적합한 폼이나 엘라스토머는 다음과 같습니다.

• 제조 변형을 채택하십시오.

• 배터리 움직임 감소

• 넓은 지역에 접촉을 분산시키다

• 근처의 딱딱한 표면으로부터 파우치를 보호하세요.

• 제한된 기계적 충격을 흡수

• 일부 치수 변화를 수용

그러나 폼은 두께만 보고 선택하면 안 됩니다. 힘-편향 동작이 중요합니다.

두껍고 뻣뻣한 폼은 작은 틈새에 설치할 때 과도한 힘을 가할 수 있습니다. 매우 부드러운 폼은 영구적인 압축 영구 변형을 가져오고 노화 후에 배터리 유지를 중단할 수 있습니다.

평가하다:

• 공칭 폼 두께

• 두께 공차

• 압축 범위

• 최소 및 최대 설치 간격에서의 힘

• 압축 세트

• 온도 의존성

• 노화 행동

• 가연성 요구 사항

• 화학적 호환성

• 접착 거동

• 조립 중 위치 유지

최대 힘 조건은 가장 두꺼운 배터리, 가장 두꺼운 폼 및 가장 작은 구획에서 발생할 수 있습니다. 최소 보유 조건은 가장 얇은 배터리, 가장 얇은 폼, 가장 큰 구획 및 오래된 폼에서 발생할 수 있습니다.

두 가지 조건을 모두 확인해야 합니다.

국부적이거나 통제되지 않은 압축 방지

잘못된 압축 설계에는 다음이 포함됩니다.

• 파우치 중앙을 누르는 좁은 갈비뼈

• 하나의 셀 면과 접촉하는 나사 보스

• 얇은 폼을 통해 누르는 단단한 PCB 부품

• 집중 하중을 생성하는 소형 폼 패드

• 고정 후 셀 위로 구부러지는 인클로저 커버

• 배터리 아래에 접착제가 고르지 않게 도포됨

• 셀과 하우징 사이에 갇힌 커넥터

• 팽윤 방향의 일부만 덮는 폼

셀 공급업체가 제어된 압축 범위를 지정하는 경우 인클로저 및 고정 시스템은 해당 요구 사항에 맞게 설계되고 검증되어야 합니다. 다른 파우치 셀, 화학적 성질, 크기 또는 적용 분야의 압축 값은 자동으로 복사되어서는 안 됩니다.

정당한 붓기 허용량 제공

'부풀어오름 허용치'는 눈에 띄게 고장난 배터리가 계속 작동해야 한다는 의미는 아닙니다. 이는 배터리와 인접 구성 요소에 유해한 압력이 가해지는 것을 방지하면서 승인된 작동 수명 동안 예상되는 치수 거동을 중심으로 구획이 설계되었음을 의미합니다.

파우치 셀 두께는 여러 메커니즘으로 인해 변경될 수 있습니다.

• 충전 및 방전 중 가역적 변화

• 온도 관련 확장

• 점진적인 노화 관련 두께 증가

• 성능 저하 또는 이상 조건과 관련된 가스 발생

이러한 메커니즘을 하나의 동일한 조건으로 취급해서는 안 됩니다.

검증된 한계 내에서 예상되는 작은 두께 변화는 급격한 성장, 비정상적인 열, 냄새, 누출, 인클로저 변형 또는 성능 손실을 동반하는 비정상적인 팽창과 다릅니다. 제품에는 비정상적인 배터리 상태에 대한 검사 및 서비스 기준이 정의되어 있어야 합니다.

보편적인 팽창 비율을 사용하지 마십시오

필요한 수당은 다음과 같은 요인에 따라 달라집니다.

• 세포화학

• 전극 설계

• 공칭 두께

• 최대 충전 전압

• 충전 상태 범위

• 충전 및 방전 전류

• 작동 온도

• 보관온도

• 높은 충전 상태에서 소요된 시간

• 사이클 수명 목표

• 달력 수명 목표

• 압축 적용

• 셀 제조 변형

• 수명 종료 기준

배터리 공급업체는 제안된 셀 및 사용 조건에 대해 적용 가능한 치수 제한 또는 테스트 데이터를 제공해야 합니다. 공급업체가 충분한 정보를 제공할 수 없는 경우 설계 팀은 제어된 노화 및 장치 수준 검증을 통해 허용치를 설정해야 합니다.

배터리가 무엇을 압박할 수 있는지 고려하십시오.

두께가 증가하면 하중을 받는 구성요소를 식별합니다.

가능한 결과는 다음과 같습니다.

• 디스플레이 리프팅

• 커버 변형

• PCB 벤딩

• 커넥터 변위

• 접착제 분리

• 환경 밀봉 손실

• 파우치에 가해지는 압력 증가

• 인클로저를 여는 데 어려움이 있음

• 배터리 제거 중 손상

수납칸은 배터리 확장을 깨지기 쉬운 디스플레이, 날카로운 PCB 기능 또는 단단한 패스너로 직접 전달해서는 안 됩니다.

적절한 경우 규정에 맞는 재료와 정의된 확장 방향을 사용하십시오. 치수가 변경될 때 파우치 둘레와 밀봉 영역이 보호된 상태로 유지되는지 확인하십시오.

접착제, 폼 및 단열재 고려

장착 재료는 기계적 설계와 열적 설계 모두에 영향을 미칩니다.

점착제

접착제는 움직임을 방지할 수 있지만 다음과 같은 경우도 있습니다.

• 계획되지 않은 두께 추가

• 고르지 않은 지지 표면 만들기

• 서비스 제거를 어렵게 만듭니다.

• 제거 중 파우치 손상

• 고온에서 강도를 잃습니다.

• 장기 부하 시 크리프

• 원하는 열 경로 차단

배터리를 수리할 수 있는 경우 접근 가능한 당김 탭이나 승인된 다른 해제 기능과 같은 제어된 제거 방법을 포함합니다. 제거력과 방향은 파우치가 접히거나 구멍이 나거나 급격하게 구부러져서는 안 됩니다.

거품

폼은 광범위하고 예측 가능한 접촉을 제공해야 합니다. 작은 패드는 국부적으로 높은 하중을 발생시킬 수 있으며 조립 중에 팩이 기울어질 수 있습니다.

폼 문서화:

• 재료

• 등급

• 두께

• 밀도

• 경도 또는 힘-편향 데이터

• 점착제

• 위치

• 영역

• 정위

• 압축 범위

'필요에 따라 폼 추가'는 생산 준비가 완료된 배터리 장착 사양이 아닙니다.

단열재 및 장벽

배터리와 전도성 또는 연마성 표면 사이에 절연이 필요할 수 있습니다. 두께, 가장자리 적용 범위, 온도 등급 및 조립품 손상에 대한 저항성이 설계에 포함되어야 합니다.

조립 중에 이동하는 얇은 필름은 파우치를 안정적으로 보호할 수 없습니다. 디자인은 위치를 제어하고 접히거나 가장자리가 노출되지 않도록 해야 합니다.

케이블과 커넥터 공간을 별도로 설계

케이블을 배터리 주변 여유 공간의 일부로 취급해서는 안 됩니다.

구획은 다음을 제공해야 합니다.

• 정의된 케이블 경로

• 충분한 굽힘 반경

• 스트레인 릴리프

• 날카로운 모서리로부터의 여유 공간

• 커넥터 결합을 위한 공간

• 인클로저 클립 및 나사로부터 보호

• 조립을 위한 접근

• 반복적인 굴곡으로부터 보호

• 올바른 커넥터 방향

• 극성 및 핀아웃 제어

배터리 및 장치 설계에서 특별히 허용하지 않는 한, 여분의 전선을 파우치 아래로 밀어 넣지 마십시오. 고리형 케이블은 압력 지점을 생성하고 배터리 위치를 일관되지 않게 만들 수 있습니다.

배터리 두께가 변경되더라도 케이블 출구는 깨끗한 상태로 유지되어야 합니다. 그렇지 않으면 확장으로 인해 와이어가 당겨지거나, 납땜 접합부에 압력이 가해지거나, 커넥터가 움직일 수 있습니다.

씰과 탭 영역을 구조적 하중으로부터 자유롭게 유지

상단 씰, 측면 씰, 접힌 가장자리 및 탭 전환에는 특별한 주의가 필요합니다.

피하다:

• 씰의 날카로운 접힘

• 탭 영역 전체에 클램핑

• 케이블을 통해 탭 당기기

• 파우치 가장자리 옆에 나사 보스 찾기

• 씰을 위치 지정 정지 장치로 사용

• 접힌 가장자리 위로 케이블 라우팅

• 의도한 씰 형상을 방해하는 곳에 접착제 도포

기계적 정지 장치는 승인된 영역에 작용하고 부하를 적절하게 분산시켜야 합니다. 공급업체 도면에는 압력, 굽힘 또는 접착이 제한되는 영역이 표시되어야 합니다.

실용적인 LiPo 배터리실 설계 프로세스

1단계: 장치 요구 사항 정의

문서:

• 사용 가능한 3차원 공간

• 필요한 용량 및 런타임

• 공칭 전압

• 연속 및 피크 전류

• 충전방식 및 전류

• 작동 및 보관 온도

• 예상 제품 수명

• 조립과정

• 낙하 및 진동 요구 사항

• 서비스 가능성

• 목표 시장 및 해당 요구사항

2단계: 완성된 팩 도면 얻기

다음이 포함된 도면을 요청하세요.

• 최대 두께, 너비 및 길이

• 치수 공차

• PCM 위치

• 최대 지역 투영

• 봉인 및 탭 영역

• 케이블 출구

• 와이어 길이

• 커넥터

• 라벨 및 단열재

• 측정 조건

• 압력 제한 구역

ZERNE의 맞춤형 리튬 폴리머 배터리 솔루션은 OEM 장치의 전기적 및 기계적 요구 사항에 맞춰 셀 선택, PCM 또는 BMS, NTC, 전선, 커넥터, 절연체 및 팩 크기를 통합할 수 있습니다.

3단계: 공차 모델 구축

비교하다:

• 최대 완성 배터리

• 최소 인클로저 공간

• 폼 및 접착제 내성

• 조립 위치

• 금지 구역

• 케이블 경로

• 치수 변화 허용량

두께, 너비, 길이, PCM, 케이블 및 커넥터 영역에 대해 별도로 분석을 수행합니다.

4단계: 압력 및 열 경로 검토

식별하다:

• 배터리에 닿을 수 있는 모든 표면

• 닫은 후 배터리를 누를 수 있는 모든 구성 요소

• 가장 강력한 거품 상태

• 인근 열원

• 의도된 열 경로

• 온도 센서 위치

• 치수 변경이 가능한 방향

5단계: 생산 목적 프로토타입 구축

사용 담당자:

• 배터리 샘플

• 인클로저 재료

• 거품

• 점착제

• PCB

• 표시하다

• 패스너

• 케이블 라우팅

• 충전기

• 장치 펌웨어

3D 프린팅 인클로저는 조기 맞춤 검사에 도움이 될 수 있지만 강성, 열 동작 및 허용 오차는 생산 하우징과 다를 수 있습니다.

6단계: 여러 공차 조건 테스트

가능한 경우 다음을 나타내는 조합을 평가합니다.

• 최소 크기 수납공간에 최대 크기 배터리 탑재

• 최대 크기 수납칸에 들어 있는 최소 크기 배터리

• 최대 폼 두께

• 노화 후 최소한의 거품 유지

• 해당 충전 상태의 배터리

• 높고 낮은 작동 온도

• 조립 위치 극단

7단계: 전체 제품 검증

관련 테스트에는 다음이 포함될 수 있습니다.

• 조립 및 인클로저 폐쇄

• 조립 후 육안 검사

• 낙하 및 진동

• 충전 중

• 최대 연속 부하

• 반복되는 최대 부하

• 온도 상승

• 케이블 고정

• 커넥터 액세스

• 폼 노화

• 열 순환

• 배터리 제거

• 노화 가속화

• 수명 주기 치수 점검

• 보관 치수 확인

관련 테스트 전후에 배터리를 측정하고 압력 표시, 파우치 손상, 케이블 마모, 폼 변위, 접착 불량 및 인클로저 변형을 검사합니다.

8단계: 승인된 공사 동결

제어:

• 배터리 부품 번호 및 개정

• 최대 완성 치수

• 셀 모델

• PCM 또는 BMS

• 커넥터 및 와이어

• 폼 사양

• 접착제 사양

• 격리

• 장착 위치

• 케이블 경로

• 인클로저 치수

• 검사방법

• 수락 한도

ZERNE의 리튬 폴리머 배터리 품질 관리 시스템은 셀 추적, 구조 검사, 공정 모니터링 및 최종 성능 검증을 포괄합니다. 이러한 생산 관리는 구획 설계 중에 중요하다고 식별된 배터리 특성과 연결되어야 합니다.

일반적인 배터리실 설계 실수

배터리실 설계 체크리스트

배터리 봉투

• 최대 완성팩 두께 확인

• 최대 너비와 길이가 확인되었습니다.

• PCM 프로젝션 포함

• 라벨, 테이프, 단열재 포함

• 케이블 출구 및 커넥터 봉투 포함

• 문서화된 측정 조건

클리어런스 및 공차

• 최소 인클로저 크기가 확인되었습니다.

• 배터리 및 인클로저 허용 오차 분석

• 조립 위치 공차 포함

• 금지 구역이 정의됨

• 최소 조립 여유 공간 확인

• 사용 수명 치수 변경 허용치가 정당화됨

기계적 보호

• 파우치 근처에 날카로운 모서리가 없습니다.

• 나사 또는 리브 접촉 없음

• 씰 및 탭 영역 보호

• 배터리 움직임 제어

• 낙하 및 진동 하중 평가

• 강제로 배터리를 장착할 수 있습니다.

• 파우치 손상 없이 배터리 분리 가능

폼 및 접착제

• 폼 재질 및 등급 지정

• 평가된 최대 및 최소 압축

• 노화 및 압축 세트 검토

• 접촉 영역이 넓고 통제됨

• 접착제 두께 포함

• 접착제 온도 거동 검토

• 필요한 경우 제거 방법 정의

열 설계

• 근처 열원 확인됨

• 배터리는 방열판으로 사용되지 않습니다.

• PCM 온도 평가

• 충전 온도 평가

• 최대 부하 온도 평가

• 테스트를 거친 생산용 인클로저

• 온도 센서 위치 확인됨

케이블 및 커넥터

• 케이블 경로 정의

• 굽힘 반경 허용 가능

• 스트레인 릴리프 제공

• 케이블이 끼일 수 없음

• 커넥터를 조립하고 서비스할 수 있습니다.

• 극성 및 핀아웃 확인됨

• 확장으로 인해 케이블을 당길 수 없음

검증 및 생산

• 테스트된 여러 배터리 샘플

• 최악의 경우 공차 조합 검토

• 생산용 하우징 사용

• 노화 또는 주기 관련 치수 측정

• 낙하 및 진동 검사 완료

• 승인된 배터리 및 인클로저 개정판 동결

• 폼, 접착제 및 단열재 제어

• 공급업체 변경 통지 요구사항 확립

LiPo 배터리 공급업체 보내기 정보

배터리 선택 및 구획 검토를 지원하려면 다음을 제공하십시오.

• 사용 가능한 배터리 공간 도면

• 최소 내부 치수

• 제한된 구역 및 인근 구성 요소

• 목표 배터리 용량

• 공칭 전압

• 연속 전류

• 피크 전류 크기, 지속 시간 및 주파수

• 충전 전압 및 전류

• 런타임 타겟

• 작동 및 보관 온도

• 제품 수명 목표

• 커넥터 및 와이어 요구 사항

• PCM, BMS 또는 NTC 요구 사항

• 낙하 및 진동 조건

• 장착 방법

• 폼 또는 접착제 제안

• 서비스 가능성 요구 사항

• 예상 생산량

• 목표 시장 및 규정 준수 요구 사항

3차원 엔클로저 모델이 유용하지만 치수, 공차, 단면도, 나사 위치 및 금지 구역이 포함된 명확한 2차원 도면이 초기 검토에 더 효과적일 수 있습니다.

결론

신뢰할 수 있는 LiPo 배터리 구획은 공칭 파우치 셀 크기가 아닌 전체 배터리 시스템을 중심으로 설계되었습니다.

설계는 완성된 팩 공차, 조립, 케이블 라우팅 및 타당한 서비스 수명 치수 변경을 위한 충분한 공간을 제공해야 합니다. 동시에 과도한 움직임, 집중된 압력, 통제되지 않은 압축 및 근처 전자 장치의 열에 대한 노출을 방지해야 합니다.

폼, 접착제, 절연체, 인클로저 리브, 패스너 및 케이블 라우팅은 모두 최종 배터리 환경에 영향을 미칩니다. 이러한 세부 사항은 생산 라인 조정에 맡겨두기보다는 지정하고 검증해야 합니다.

가장 중요한 점은 모든 LiPo 배터리에 적용되는 보편적인 여유 공간, 압축력 또는 팽창 허용치가 없다는 것입니다. 최종 값은 선택한 셀, 완성된 팩 구성, 작동 프로필, 온도 범위, 제품 수명 목표, 공급업체 데이터 및 생산 의도 장치의 테스트를 기반으로 해야 합니다.

OEM 팀은 인클로저 설계가 확정되기 전에 이러한 요소를 검토함으로써 후기 단계의 맞춤 문제를 줄이고, 조립 및 사용 중에 파우치를 보호하며, 배터리 샘플링에서 대량 생산까지 보다 안정적인 경로를 만들 수 있습니다.

자주 묻는 질문

LiPo 배터리 칸에는 어느 정도의 여유 공간이 있어야 합니까?

보편적인 클리어런스 값은 없습니다. 구획은 최대 완성 포장 치수, 최소 인클로저 치수, 조립 요구 사항, 폼 또는 접착제 공차, 케이블 공간, 제품 수명 동안 치수 변화에 대한 타당한 허용치를 사용하여 계산해야 합니다.

LiPo 배터리가 인클로저에 꼭 맞아야 합니까?

배터리는 통제할 수 없을 정도로 압착되거나 국부적으로 압력을 가하지 않고 유지되어야 합니다. 배터리, 폼 및 인클로저 공차가 최악의 경우 조합에 도달하면 공칭 치수만을 기준으로 한 밀착이 과도해질 수 있습니다.

LiPo 배터리에 압축이 필요합니까?

일부 파우치 셀 응용 분야에서는 제어된 압축을 사용하는 반면 다른 응용 분야에서는 정의된 간격으로 규정을 준수하는 유지 기능을 사용합니다. 올바른 접근 방식은 셀 설계, 크기, 화학, 공급업체 요구 사항, 부하 프로필 및 의도된 수명에 따라 달라집니다. 관련되지 않은 셀에서 압축 값을 복사하지 마십시오.

LiPo 배터리에 폼을 직접 놓을 수 있나요?

적절한 폼을 사용하여 접촉을 분산시키고 움직임을 제어할 수 있지만 재료, 면적, 두께, 압축력, 온도 거동 및 노화 특성을 평가해야 합니다. 작거나 지나치게 딱딱한 폼 패드는 집중된 압력을 생성할 수 있습니다.

LiPo 배터리 팽창을 어떻게 허용해야 합니까?

공급업체 치수 데이터와 응용 분야별 노화 테스트를 사용하여 허용치를 설정합니다. 충전 상태, 온도, 사이클 수명, 보관, 충전 전압, 부하 및 인가 압력을 고려하십시오. 일반적인 백분율에 의존하지 마십시오.

파우치 셀 두께 변화가 모두 실패의 신호인가요?

반드시 그런 것은 아닙니다. 파우치 셀은 제한된 가역성 및 노화 관련 치수 변화를 경험할 수 있습니다. 급격하거나 과도한 팽창, 열, 누출, 냄새, 인클로저 변형 또는 비정상적인 성능은 잠재적인 비정상 상태로 간주하여 제품의 안전 및 서비스 절차에 따라 처리해야 합니다.

배터리를 PCB나 디스플레이 아래에 설치할 수 있나요?

가능할 수도 있지만 설계에서는 배터리 확장이나 인클로저 부하로 인해 PCB가 구부러지거나 디스플레이가 들리거나 구성 요소가 파우치에 눌려 들어가지 않도록 해야 합니다. 깨지기 쉽고 날카로운 부품이 배터리를 구조적으로 정지시켜서는 안 됩니다.

특정 충전 상태에서 배터리 적합성을 테스트해야 합니까?

측정 및 검증 조건은 공급업체와 함께 정의해야 합니다. 배터리 크기는 충전 상태, 온도, 사용 기간에 따라 달라질 수 있으므로 지정되지 않은 충전 상태에서 새 배터리 하나만 확인하는 것만으로는 충분하지 않습니다.

프로토타입 제작 중에는 배터리가 맞지만 생산 중에는 맞지 않는 이유는 무엇입니까?

가능한 원인으로는 배터리 허용 오차, 인클로저 성형 허용 오차, PCM 위치, 폼 변형, 접착 두께, 케이블 라우팅, 라벨 두께, 어셈블리 오프셋 또는 프로토타입과 생산 재료 간의 차이 등이 있습니다.

여분의 배터리 와이어를 파우치 아래에 보관해야 합니까?

배낭과 수납칸이 해당 경로에 맞게 특별히 설계되지 않은 한 일반적으로 이는 피해야 합니다. 파우치 아래의 와이어나 커넥터로 인해 압력점이 생겨 설치된 배터리 높이가 일정하지 않게 될 수 있습니다.

인클로저가 배터리를 압축하는지 어떻게 확인할 수 있나요?

인클로저 폐쇄 전후의 치수 측정값을 비교하고, 적절한 경우 감압 필름을 검사하고, 배터리에 접촉 흔적이 있는지 검사하고, 패스너로 인한 하우징 휘어짐을 검토하고, 최대 배터리 및 최소 구획 공차 조건을 테스트합니다.

배터리실 디자인은 언제 고정되어야 합니까?

생산용 배터리, 인클로저, 폼, 접착제, 절연체, 케이블 경로, 충전기 및 장치 하드웨어가 필수 기계적, 전기적, 열적, 환경적, 노후화 및 조립 검증을 통과한 후 설계를 동결합니다.