구매자가 필요한 용량을 모르기 때문에 맞춤형 리튬 배터리 프로젝트가 실패하는 경우는 거의 없습니다. 초기 사양이 불완전할 때 문제가 시작되는 경우가 더 많습니다.
OEM 팀은 목표 전압과 용량을 제공하지만 배터리 칸, 피크 전류, 커넥터 위치, 충전 방법, 작동 온도 또는 보호 요구 사항은 생략할 수 있습니다. 그런 다음 공급업체는 가정을 기반으로 견적을 준비할 수 있습니다. 이러한 가정은 샘플링, 장치 통합 또는 대량 생산 중에 문제를 일으킬 수 있습니다.
따라서 실용적인 맞춤형 배터리 설계 프로세스는 완전한 프로젝트 개요로 시작되어야 합니다. 목표는 구매자가 모든 기술적인 세부 사항을 혼자서 결정하도록 하는 것이 아닙니다. 목표는 제조업체가 타당성을 평가하고 적합한 배터리 아키텍처를 권장하며 여전히 확인이 필요한 요구 사항을 식별할 수 있도록 신뢰할 수 있는 정보를 충분하게 제공하는 것입니다.
이 체크리스트에는 견적이나 맞춤형 배터리 샘플을 요청하기 전에 필요한 주요 정보가 포함되어 있습니다.
OEM 구매자는 일반적으로 다음 정보를 준비해야 합니다.
요구 사항 |
제공할 정보 |
|---|---|
애플리케이션 |
장치 유형, 작동 조건 및 용도 |
전압 |
공칭 전압, 작동 전압, 충전 전압 |
용량 |
필요한 용량, 에너지 및 목표 런타임 |
현재의 |
정상, 연속, 피크 및 시동 전류 |
치수 |
최대 길이, 너비, 두께 및 무게 |
인터페이스 |
커넥터, 케이블 길이, 전선 출구 위치 및 통신 요구 사항 |
보호 |
PCM, BMS, NTC, 온도 보호 및 균형 요구 사항 |
환경 |
작동온도, 보관조건, 진동, 습도 |
생산 |
시제품 수량, 예상 생산량, 목표 일정 |
규정 준수 |
필수 테스트 보고서, 운송 서류 및 시장 요구 사항 |
프로젝트 정보가 완전할수록 맞춤형 리튬 이온 배터리를 평가하기가 더 쉬워집니다. 설계, 견적, 샘플링 및 생산 전에
배터리는 분리된 구성 요소로 선택하기보다는 장치 주변에 설계되어야 합니다.
다음을 설명하는 것부터 시작하세요.
장치의 기능
얼마나 자주 작동합니까?
지속적으로 작동하는지 간헐적으로 작동하는지 여부
대기 모드와 활성 모드가 있는지 여부
휴대형, 고정형, 웨어러블형, 산업용 등 무엇이든 상관없습니다.
배터리가 교체 가능하거나 영구적으로 설치되는지 여부
장치가 무선으로 통신하는지 여부
배터리가 진동, 충격, 습기 또는 온도 변화에 노출되는지 여부.
예를 들어, GPS 추적기는 대부분의 시간을 대기 상태로 보낼 수 있지만 위치 확인 및 데이터 전송을 위해 짧은 시간 동안 더 높은 전류가 필요합니다. 의료 기기에는 안정적인 출력과 신중하게 제어되는 보호가 필요할 수 있습니다. 웨어러블 제품은 두께, 무게, 유연성, 편안함에 더 큰 중요성을 둘 수 있습니다.
애플리케이션 정보는 제조업체가 용량, 현재 수요, 크기, 보호 및 예상 런타임 간의 관계를 평가하는 데 도움이 됩니다.
전압은 확인해야 할 첫 번째 사양 중 하나입니다.
사양에서는 다음을 구별해야 합니다.
공칭 전압;
정상 작동 전압;
완전 충전 전압;
컷오프 전압;
장치 입력 전압 범위;
충전기 출력 요구 사항.
장치는 단일 셀 배터리 또는 다중 셀 배터리 팩을 중심으로 설계될 수 있습니다. 필요한 전압은 셀 구성, 보호 회로, 충전 시스템, 커넥터 및 배터리 관리 전략에 영향을 미칠 수 있습니다.
기기와 충전기가 해당 전압을 어떻게 사용하는지 설명하지 않고 '12V 배터리'와 같은 문구만 제공하지 마세요. 또한 제조업체는 장치가 방전 중 전압 변화를 허용하는지, 조정된 출력이 필요한지 여부도 알아야 합니다.
전압 불일치로 인해 다음이 발생할 수 있습니다.
충전 비호환성;
장치 종료;
사용 가능한 용량 감소
과도한 현재 수요;
보호 활성화;
추가 전력 변환 요구 사항.
따라서 전압은 장치의 전원 입력 및 충전 설계와 함께 검토되어야 합니다.
용량은 일반적으로 밀리암페어시(mAh)로 표시됩니다. 용량이 클수록 런타임이 길어질 수 있지만 배터리 크기, 무게, 비용 및 충전 시간도 늘어날 수 있습니다.
가능한 경우 다음 정보를 제공하십시오.
필요한 용량(mAh 또는 Ah)
대상 런타임;
평균 작동 전류;
대기 전류;
피크 전류 기간;
듀티 사이클;
예상 배터리 예비량;
충전 빈도;
허용되는 배터리 무게.
고전력 애플리케이션의 경우 에너지를 와트시 단위로 논의하는 것도 유용할 수 있습니다.
에너지(Wh)=공칭전압(V)×용량(Ah)
배터리의 사용 가능한 런타임은 공칭 용량뿐만 아니라 장치 부하, 작동 온도, 방전 속도, 차단 설정, 충전 조건 및 시스템 효율성에 따라 달라집니다.
유용한 OEM 사양은 단순히 다음과 같이 기술해서는 안 됩니다.
필요한 배터리: 3.7V, 2,000mAh.
다음을 설명해야 합니다.
이 장치에는 시스템과 호환되는 공칭 전압, 약 2,000mAh의 목표 용량, 정의된 작동 전류, 피크 전류 요구 사항 및 지정된 작동 조건에서 최소 예상 런타임을 갖춘 충전식 배터리가 필요합니다.
최종 용량은 카탈로그 값에서만 선택하기보다는 샘플 테스트를 통해 확인해야 합니다.
전류 수요는 셀 선택, 전압 강하, 내부 저항, 보호 설정 및 열 동작에 영향을 미칩니다.
디자인 개요는 다음과 같이 구분되어야 합니다.
정상 작동 전류;
연속 최대 전류;
피크 전류;
시동 또는 돌입 전류;
피크 전류 기간;
피크 이벤트 빈도
충전 전류.
낮은 평균 전류를 소비하는 장치에는 여전히 훨씬 더 높은 단기 전류를 전달할 수 있는 배터리가 필요할 수 있습니다. 설계 단계에서 이것이 식별되지 않으면 배터리에 과도한 전압 저하가 발생하거나 과전류 보호가 트리거될 수 있습니다.
피크 전류는 기간으로 설명되어야 합니다. 예를 들어:
정상 작동의 경우 2A;
3초 동안 5A 피크;
피크 이벤트는 10분마다 한 번씩 반복됩니다.
이 정보는 '고전류 배터리'와 같은 일반적인 설명보다 더 유용합니다.
기계적 적합성은 맞춤형 배터리 설계의 핵심 부분입니다.
다음을 포함하여 배터리실에 대한 도면, 3D 모델 또는 정확한 측정값을 제공합니다.
최대 길이;
최대 너비;
최대 두께;
사용 가능한 높이;
설치 방향;
장착 지점;
보존방법
배터리 주변 공간;
보호판을 위한 공간;
커넥터와 전선을 위한 공간;
케이블 라우팅;
교체 또는 검사를 위해 접근합니다.
빈 칸만 측정하지 마십시오. 디자인에서는 다음 사항도 고려해야 합니다.
격리;
보호 재료;
커넥터 높이;
케이블 굽힘 반경;
제조 공차;
조립 허가;
열 방출;
기계적 압축;
생산 중 치수 변화가 발생할 수 있습니다.
소형 제품의 경우 커넥터 위치나 케이블 콘센트 방향의 차이로 인해 셀 치수가 정확해 보이는 경우에도 배터리가 맞지 않을 수 있습니다.
ZERNE의 맞춤형 리튬 배터리 솔루션은 필요한 크기, 용량, 보호 시스템, 커넥터 및 적용 조건에 따라 평가될 수 있습니다. 실제 장치 인클로저에 대해 최종 설계를 확인해야 합니다.
맞춤형 리튬 배터리는 표준 직사각형 형식, 얇은 형식, 곡선 디자인 또는 장비에 적합한 다른 모양을 사용할 수 있습니다.
사양에는 배터리에 다음이 필요한지 여부가 식별되어야 합니다.
표준 직사각형 모양입니다.
얇고 평평한 구조;
곡선 또는 모양의 형태;
다중 셀 배터리 팩;
탈부착 가능한 케이스;
견고한 인클로저;
맞춤형 장착 구조
특정 셀 방향.
선택은 장치 구조 및 생산 요구 사항을 기반으로 해야 합니다. 완전히 맞춤화된 형태는 공간 활용도를 향상시킬 수 있지만 툴링, 조립, 검사, 포장 및 생산 일관성에도 영향을 미칠 수 있습니다.
일반 직사각형 구획의 경우 표준 구조가 더 실용적일 수 있습니다. 불규칙하거나 매우 컴팩트한 장치의 경우 모양이 있거나 얇은 배터리가 더 나은 통합을 제공할 수 있습니다.
완전 맞춤형 구조를 결정하기 전에 OEM 팀은 두 제품 간의 장단점을 비교할 수도 있습니다. 맞춤형 리튬 배터리 및 기성 배터리 팩.
또한 설계에서는 배터리 팩에 다음이 필요한지 여부도 정의해야 합니다.
직렬 연결;
병렬 연결;
직렬 병렬 구성;
셀 매칭;
별도의 보호보드;
통신이 가능한 BMS입니다.
커넥터는 배터리 인터페이스의 일부이므로 샘플링 전에 확인해야 합니다.
제공하다:
필요한 경우 커넥터 브랜드 또는 시리즈
핀 수;
커넥터 방향;
커넥터 위치
케이블 길이;
와이어 게이지;
와이어 출구 방향;
극성;
잔액 리드 요구 사항
충전 리드와 방전 리드 배열.
배터리의 전압과 용량은 정확하지만 커넥터가 메인보드와 호환되지 않거나 케이블이 잘못된 쪽에서 나오기 때문에 여전히 장치 통합에 실패할 수 있습니다.
커넥터는 다음과 함께 검토되어야 합니다.
사용 가능한 공간;
삽입 방향;
잠금 방식;
진동 조건;
조립 순서;
서비스 요구 사항
필요한 전류.
커넥터에 대한 자세한 고려사항은 다음을 참조하십시오. LiPo 배터리 커넥터 및 맞춤형 배선 옵션.
보호 시스템은 배터리 아키텍처 및 장치 요구 사항에 따라 선택해야 합니다.
설계 개요에서는 프로젝트에 다음이 필요한지 여부를 명확히 해야 합니다.
과충전 보호;
과방 전 보호;
과전류 보호;
단락 보호;
온도 모니터링;
셀 밸런싱;
충전 상태 정보
통신 기능;
충전 및 방전 제어;
스마트 배터리 인터페이스.
단일 셀 배터리는 비교적 간단한 기능을 갖춘 보호 회로를 사용할 수 있습니다. 다중 셀 배터리 팩에는 셀 모니터링, 밸런싱, 오류 기록, 통신 또는 시스템 통합을 위해 고급 BMS가 필요할 수 있습니다.
구매자는 보호 시스템의 역할도 설명해야 합니다.
충전기는 배터리로 제어되나요?
장치에 배터리 상태 정보가 필요합니까?
NTC가 필요합니까?
장치가 SMBus, CAN 또는 다른 프로토콜을 통해 통신합니까?
BMS는 배터리 인클로저 내부에 위치해야 합니까, 아니면 외부에 있어야 합니까?
보호 시스템 선택에 대한 일반적인 설명은 다음 링크를 참조하세요. LiPo 배터리의 PCM 대 BMS.
배터리 성능 및 설계 요구 사항은 작동 환경에 따라 크게 바뀔 수 있습니다.
사양에는 다음이 포함되어야 합니다.
작동 온도 범위;
보관 온도;
충전 온도;
습기;
진동;
충격;
먼지 또는 물 노출;
고도;
실내 또는 실외 사용;
예상 서비스 수명;
설치 전 보관 기간.
충전 및 방전 조건이 동일하지 않을 수 있으므로 온도가 특히 중요합니다. 실외, 산업용 장치 내부 또는 발열 부품 근처에서 사용되는 배터리에는 추가 열 평가가 필요할 수 있습니다.
설계 시 배터리 칸이 다음과 같은지 여부도 식별해야 합니다.
완전 밀폐형;
통풍;
열원 근처;
직사광선에 노출됨;
반복적인 기계적 움직임이 발생할 수 있습니다.
셀, 보호 시스템, 인클로저 및 테스트 계획을 선택하기 전에 이러한 세부 사항을 고려해야 합니다.
맞춤형 배터리는 의도한 충전 시스템과 호환되어야 합니다.
제공하다:
충전기 유형;
충전기 출력 전압;
최대 충전 전류;
충전방법;
잔액 충전 요건
충전 커넥터;
충전 온도 제한;
예상 충전 시간;
기기 내부에서 충전이 발생하는지 여부입니다.
배터리 제조업체는 충전기, 배터리, 보호 시스템 및 장치가 함께 작동하는 방식을 이해해야 합니다. 충전기를 제외한 배터리 사양은 불완전할 수 있습니다.
충전기는 공칭 배터리 용량에 따라서만 선택해서는 안 됩니다. 또한 배터리 구성, 보호 설정, 충전 전압, 전류 제한 및 애플리케이션 조건과 일치해야 합니다.
대량 생산에 앞서 배터리 설계를 장치에 대해 검증해야 합니다.
초기 프로젝트 개요에서는 다음과 같이 예상되는 검증 범위를 식별해야 합니다.
용량 테스트;
충전 및 방전 테스트;
런타임 검증;
피크 전류 테스트;
내부 저항 측정;
온도 모니터링;
커넥터 및 케이블 검사;
기계적 적합성;
진동 또는 충격 테스트;
반복되는 충전과 방전;
장치 수준 통합 테스트.
테스트 조건은 가능한 한 명확하게 정의되어야 합니다. 용량 결과는 전류, 온도, 차단 전압, 충전 방법 및 테스트 장비에 따라 달라질 수 있습니다.
샘플은 의도된 생산 설계를 나타내야 합니다. 테스트 후 셀, 보호 보드, 커넥터, 전선 또는 인클로저가 변경되면 프로젝트에 추가 검토 또는 재검증이 필요할 수 있습니다.
요구 사항 검토, 프로토타입 개발, 검증, 파일럿 생산 및 대량 생산에 대한 단계별 보기는 다음을 참조하세요. 프로토타입부터 대량 생산까지: 맞춤형 배터리 개발 단계.
이 기사에서는 설계 및 견적 이전에 필요한 정보에 중점을 둡니다. 자세한 샘플 허용 기준은 별도의 배터리 샘플 검증 가이드에서 처리해야 합니다.
규정 준수 요구 사항은 배터리 구성, 대상 시장, 제품 범주, 운송 방법 및 고객 요구 사항에 따라 다릅니다.
견적을 내기 전에 프로젝트에 다음이 필요한지 확인하십시오.
UN 38.3 테스트 문서;
SDS 또는 MSDS;
제품 사양
배터리 라벨;
운송 서류
RoHS 또는 기타 물질 선언;
시장별 요구사항
고객별 검사 기록.
구매자는 다음 사항도 명확히 해야 합니다.
목적지 국가;
배송 방법;
제품 분류;
배터리가 장비에 설치된 상태로 배송되는지 여부
고객이 테스트 보고서 또는 선언을 필요로 하는지 여부
문서가 특정 배터리 모델이나 생산 설계를 다루어야 하는지 여부.
최종 배터리 구성과 비교하여 인증 및 운송 문서를 검토해야 합니다. 이전 프로토타입의 문서는 이후 생산 설계를 자동으로 나타내지 않을 수 있습니다.
견적을 요청하시기 전 아래 사항을 확인해 주세요.
장치 이름 및 애플리케이션
작동 모드;
런타임 대상;
운영 환경;
예상 생산 단계.
공칭 전압;
완전 충전 전압;
용량;
정상 전류;
피크 전류;
충전 전류;
컷오프 요구 사항.
최대 길이;
최대 너비;
최대 두께;
무게 제한;
커넥터 공간;
장착 방법;
케이블 경로;
인클로저 정리.
PCM 또는 BMS;
NTC;
셀 밸런싱;
의사소통;
커넥터;
와이어 길이;
와이어 출구 위치.
프로토타입 수량;
예상 생산량
샘플 테스트 요구 사항
목표시장
문서화 요구 사항
포장 및 배송 요구 사항.
프로젝트가 견적을 향해 나아가고 있는 경우 주요 비용 동인도 검토해야 합니다. 에 대한 별도의 안내 맞춤형 리튬 배터리 팩 비용 및 OEM 가격 요소는 조달 팀이 해당 논의를 준비하는 데 도움이 될 수 있습니다.
첫 번째 단계는 장치 애플리케이션과 전기, 기계, 환경 및 생산 요구 사항을 정의하는 것입니다. 배터리는 전압이나 용량만으로 선택하기보다는 장비에 맞춰 설계해야 한다.
배터리 전압, 용량, 전류 수요, 치수, 커넥터 세부 정보, 애플리케이션, 작동 환경, 예상 수량 및 PCM/BMS, 테스트 또는 규정 준수 요구 사항을 보냅니다.
장치 구조 및 사용 가능한 설치 공간에 따라 맞춤형 배터리 치수를 개발할 수 있습니다. 최종 크기에는 절연체, 보호 부품, 커넥터, 케이블, 공차 및 조립 여유 공간이 포함되어야 합니다.
장치 및 보호 요구 사항을 설명해야 하지만 정확한 BMS 모델을 직접 선택할 필요는 없습니다. 제조업체에서는 배터리 구성, 전류, 충전 방법, 통신 요구 사항, 작동 조건을 검토한 후 적합한 PCM 또는 BMS를 추천할 수 있습니다.
커넥터는 전기 호환성, 조립, 케이블 배선, 사용 가능한 공간 및 서비스 가능성에 영향을 미칩니다. 샘플링 전에 커넥터 유형, 극성, 위치, 케이블 길이 및 와이어 출구 방향을 확인해야 합니다.
샘플에는 용량, 충전 및 방전, 런타임, 전류, 온도, 기계적 적합성, 커넥터 및 장치 통합 테스트가 필요할 수 있습니다. 최종 검증 계획은 적용 및 합의된 사양과 일치해야 합니다.
완전한 사양은 성공적인 맞춤형 리튬 배터리 프로젝트의 기초입니다.
견적이나 샘플을 요청하기 전에 OEM 구매자는 애플리케이션, 전압, 용량, 전류 수요, 크기, 배터리 구조, 커넥터, 보호 시스템, 충전 방법, 작동 환경, 테스트 요구 사항, 생산 기대치 및 규정 준수 문서를 정의해야 합니다.
맞춤형 배터리 설계 체크리스트의 목적은 구매자가 모든 기술적 결정을 혼자 내리도록 강요하는 것이 아닙니다. 타당성을 평가하고 위험을 식별하며 적합한 설계를 추천하고 보다 정확한 견적을 준비할 수 있도록 배터리 제조업체에 신뢰할 수 있는 충분한 정보를 제공하는 것입니다.
