맞춤형 리튬 배터리 팩용 커넥터를 선택하는 방법

커넥터는 맞춤형 리튬 배터리 팩과 호스트 장치 사이의 전기적, 기계적 인터페이스입니다. 전력을 공급하고 전압 강하에 영향을 미치며 배터리 설치 방법을 결정하고 균형, 온도 감지 또는 통신 연결을 제공할 수도 있습니다.

OEM 프로젝트의 경우 커넥터 선택은 배터리 팩 설계와 동시에 이루어져야 합니다. 현재 프로토타입에 맞는 커넥터는 조립이 어렵거나, 안정적인 잠금 메커니즘이 부족하거나, 인클로저 높이가 높아지거나, 최종 충전기 및 BMS 아키텍처와 일치하지 않는 경우 대량 생산 중에 여전히 문제를 일으킬 수 있습니다.

맞춤형 배터리를 개발할 때 ZERNE는 필요한 커넥터 유형, 케이블 길이, 와이어 출구 위치 및 적용 조건에 맞게 팩을 구성할 수 있습니다. 더 폭넓게 검토할 수 있습니다. 맞춤형 리튬 배터리 팩 솔루션을 준비하십시오. 커넥터 사양을 준비하기 전에

빠른 답변: 배터리 팩 커넥터를 어떻게 선택합니까?

다음 요구 사항을 순서대로 확인하여 배터리 팩 커넥터를 선택하십시오.

1. 배터리 전압과 최대 연속 및 피크 전류를 확인하십시오.

2. 커넥터가 방전 전원, 충전 전원 또는 둘 다를 전달하는지 정의합니다.

3. 전원, 밸런스, 온도감지, 통신핀 개수를 확인하세요.

4. 상대 커넥터, 피치, 높이, 너비, 잠금 방법 및 키잉을 확인하십시오.

5. 전류, 케이블 길이, 유연성 및 온도 상승에 따라 와이어 게이지를 선택하십시오.

6. 극성, 핀 할당, 접촉 저항 및 잘못된 결합에 대한 보호를 확인하십시오.

7. 실제 조건에서 전체 배터리, 커넥터, 케이블 및 호스트 장치 어셈블리를 검증합니다.

배터리 용량(mAh)만으로 커넥터를 선택해서는 안 됩니다. 2,000mAh 팩에는 장치가 1A를 지속적으로 소비하는지, 간헐적으로 8A를 소비하는지, 시동 전류가 높은지에 따라 매우 다른 커넥터 및 와이어 사양이 필요할 수 있습니다.

1. 커넥터 브랜드가 아닌 장치 인터페이스로 시작하십시오.

호스트 장치는 일반적으로 첫 번째 커넥터 제약 조건을 정의합니다. 커넥터 제품군을 비교하기 전에 배터리가 제품에 어떻게 연결되는지 기록해 두십시오.

중요한 질문은 다음과 같습니다.

이 정보는 익숙한 커넥터를 먼저 선택하고 나중에 배터리 팩을 조정하는 일반적인 설계 오류를 방지합니다.

커넥터가 더 넓은 배터리 사양에 어떻게 적용되는지에 대한 자세한 개요는 다음 가이드를 참조하세요. 리튬 이온 배터리 팩 디자인 . 여기서 커넥터 결정은 더 좁습니다. 완성된 배터리 팩과 장치 사이의 인터페이스에 중점을 둡니다.

2. 전기적 요구 사항 정의

공칭 전압 및 최대 전압

커넥터는 팩의 작동 전압 및 충전 중에 나타날 수 있는 최고 전압과 호환되어야 합니다. 관련 값은 공칭 배터리 전압만이 아닙니다.

예를 들어, 일반적인 리튬 배터리 셀은 공칭 전압이 3.7V로 설명될 수 있지만 완전히 충전된 전압은 더 높습니다. 다중 셀 팩은 커넥터와 케이블 어셈블리에 표시되는 전압을 높입니다.

따라서 커넥터 사양에는 다음이 포함되어야 합니다.

• 공칭 배터리 전압;

• 최대 충전 전압;

• 예상 작동 전압 범위;

• 해당되는 경우 방전 차단 전압;

• 커넥터가 충전, 방전 또는 두 가지 모두에 사용되는지 여부.

커넥터 자체에는 정격 전압이 있을 수 있지만 전체 조립품의 절연, 간격, 핀 간 배열 및 호스트 장치의 전기 설계도 확인해야 합니다.

연속 전류

연속 전류는 정상 작동 중에 예상되는 전류입니다. 일반적으로 커넥터와 케이블을 차폐하는 데 사용되는 첫 번째 값입니다.

DC 부하에 대한 기본 추정치는 다음과 같습니다.

전류 ≒ 전력 ∅ 전압

장치가 공칭 7.4V 배터리 팩에서 18W를 소비하는 경우:

18W ¼ 7.4V ≒ 2.43A

컨버터를 사용하면 변환 손실로 인해 실제 배터리 측 전류가 더 높아질 수 있습니다.

배터리 전류 ≒ 출력 전력 ¼(배터리 전압 × 컨버터 효율)

커넥터는 장치의 공칭 출력 전력뿐만 아니라 실제 전류 경로를 사용하여 평가해야 합니다.

피크 및 돌입 전류

일부 장치는 모터가 시동되고, 무선이 전송되고, 펌프가 활성화되거나 프로세서가 작동 모드를 변경할 때 짧은 기간의 피크 전류를 소비합니다. 평균 전류에 적합한 커넥터는 이러한 이벤트 중에 과도한 전압 강하 또는 발열을 경험할 수 있습니다.

문서:

• 정상 작동 전류;

• 최대 연속 전류;

• 피크 전류;

• 피크 기간;

• 반복 빈도;

• 시동 또는 돌입 전류.

해당 값이 어떻게 결정되었는지 확인하지 않고 커넥터의 헤드라인 현재 값을 사용하지 마십시오. 정격은 주변 온도, 단자 배열, 전선 크기, 활성화된 접점 수 및 허용 온도 상승에 따라 달라질 수 있습니다.

3. 커넥터를 현재 경로에 일치시킵니다.

맞춤형 리튬 배터리 팩에는 여러 전기 경로가 포함될 수 있습니다.

• 주요 양극 및 음극 방전 리드;

• 충전 리드;

• 균형 리드;

• NTC 또는 온도 감지 전선;

• 통신 회선;

• 식별 또는 인터록 회로.

모든 배터리에 이러한 연결이 모두 필요한 것은 아닙니다. 커넥터는 실제 시스템 아키텍처에 따라 선택해야 합니다.

주 전원 커넥터

메인 커넥터는 가장 높은 전류를 전달하므로 일반적으로 다음 사항에 가장 주의를 기울여야 합니다.

• 단자 접촉 저항;

• 와이어 단면적;

• 교배 신뢰성;

• 잠금 강도;

• 극성 보호;

• 온도 상승;

• 케이블 유연성.

밸런스 또는 감지 커넥터

밸런스 커넥터는 더 낮은 전류를 전달할 수 있지만 여전히 정확한 핀 할당과 안정적인 접촉이 필요합니다. 개별 셀 탭 와이어를 충전기 또는 배터리 관리 시스템에 연결할 수 있습니다.

밸런스 커넥터를 주 전원 커넥터 대신 사용해서는 안 됩니다. 이는 전기적 기능이 다르며 다양한 와이어 크기, 핀 간격 및 취급 절차가 필요할 수 있습니다.

온도 및 통신 핀

스마트 배터리 팩은 NTC, SMBus, CAN, UART 또는 기타 신호 인터페이스에 추가 핀을 사용할 수 있습니다. 이러한 핀에는 올바른 할당, 신호 무결성 및 우발적인 단락으로부터의 보호가 필요합니다.

커넥터 선택은 BMS 아키텍처에 맞춰 조정되어야 합니다. 보호 시스템 결정에 대한 더 넓은 설명은 다음을 참조하세요. LiPo 배터리의 PCM 대 BMS.

4. 접촉저항 및 전압강하 확인

커넥터는 전원 회로의 일부입니다. 더 높은 전류에서는 작은 저항이라도 중요해질 수 있습니다.

기본 관계는 다음과 같습니다.

전압 강하 = 전류 × 저항

커넥터 접촉 경로에서 발생하는 열은 다음과 같이 추정할 수 있습니다.

전력 손실 = 전류² × 저항

예를 들어 총 접점 경로 저항이 10mΩ이고 전류가 6A인 경우:

전압 강하 = 6A × 0.010Ω = 0.06V 전력 손실 = 6² × 0.010Ω = 0.36W

이러한 계산은 예비적인 것입니다. 최종 결과는 전체 커넥터, 단자, 압착, 전선, 결합 인터페이스 및 작동 온도에 따라 달라집니다.

접촉 저항이 높으면 다음이 발생할 수 있습니다.

• 장치의 전압이 낮습니다.

• 모터 또는 액추에이터 성능 감소;

• 추가 가열;

• 효율성 감소;

• 국부적인 온도 상승;

• 피크 부하 동안 불안정한 작동.

엄격한 저전압 제한 또는 높은 전류 수요가 있는 장치의 경우 접촉 저항은 카탈로그 등급에서만 평가하기보다는 프로토타입 테스트 계획에 포함되어야 합니다.

5. 올바른 와이어 게이지를 선택하십시오

배터리 팩 커넥터와 케이블은 하나의 어셈블리로 선택해야 합니다. 고전류 커넥터는 크기가 작은 케이블을 보완하지 않습니다.

와이어 게이지 선택은 다음에 따라 달라집니다.

• 연속 전류;

• 피크 전류;

• 케이블 길이;

• 허용 전압 강하;

• 주변 온도;

• 절연 온도 등급;

• 케이블 유연성;

• 사용 가능한 인클로저 공간;

• 라우팅 및 굽힘 조건.

AWG 시스템에서 AWG 번호가 작을수록 일반적으로 도체가 더 크다는 것을 나타냅니다. 그러나 AWG 번호 자체만으로는 설계를 검증하기에 충분하지 않습니다. 최종 전류 용량은 케이블 구성, 절연, 온도 및 설치 조건에 따라 달라집니다.

케이블이 길수록 더 많은 저항이 발생하므로 전압 강하도 더 커집니다. 유연한 장비는 고정된 산업용 조립품과 동일한 전류를 전달하는 경우에도 다른 케이블 구성이 필요할 수 있습니다.

배터리 제조업체는 커넥터 이름뿐만 아니라 필요한 케이블 길이와 전선 출구 위치도 받아야 합니다. ZERNE의 맞춤형 배터리 서비스에는 케이블 길이, 커넥터 유형 및 전선 출구 위치가 구성 가능한 프로젝트 입력으로 나열됩니다.

6. 커넥터 크기, 잠금 및 키잉 고려

전기적 호환성은 기계적 호환성을 보장하지 않습니다.

커넥터 치수

설치된 전체 봉투를 확인하십시오.

• 커넥터 본체 높이;

• 커넥터 너비와 길이;

• 터미널 정리;

• 케이블 굴곡 반경;

• 래치 간격;

• 삽입 및 제거를 위한 공간;

• 배터리 파우치, 케이스 또는 BMS와의 간섭;

• 생산 조립을 위한 접근.

배터리에 맞지만 인클로저를 조립한 후에 삽입할 수 없는 커넥터는 제조상의 문제를 야기합니다.

수납 공간이 좁은 배터리 구동 제품의 경우 커넥터 치수를 제품과 함께 평가해야 합니다. 배터리 수납 공간 디자인 .여유 공간, 케이블 라우팅 및 완성된 팩의 여유 공간을 포함한

잠금 및 보존

보호된 내부 어셈블리에는 마찰 끼워 맞춤 커넥터가 적합할 수 있습니다. 진동, 움직임 또는 반복적인 서비스에 노출된 장비에는 포지티브 래치 또는 다른 고정 방법이 필요할 수 있습니다.

묻다:

• 진동으로 인해 연결이 느슨해질 수 있나요?

• 운영자가 실수로 연결을 끊을 수 있나요?

• 설치 후 잠금 장치에 접근할 수 있습니까?

• 케이블을 손상시키지 않고 커넥터를 분리할 수 있습니까?

• 반복된 결합 주기 후에도 래치가 안전하게 유지됩니까?

키잉 및 극성 보호

키잉은 잘못된 결합을 방지하는 데 도움이 됩니다. 극성 보호는 배터리를 반대로 연결할 위험을 줄여줍니다.

커넥터 시스템에는 다음 사항이 명확하게 문서화되어 있어야 합니다.

• 양극 단자;

• 음극 단자;

• 신호 핀 순서;

• 밸런스 와이어 순서;

• 온도 센서 핀;

• 통신핀;

• 미사용 핀 처리.

와이어 색상에만 의존하지 마십시오. 승인된 도면이나 배선표에 따라 핀 배치가 정의되어야 합니다.

7. 애플리케이션에 대한 커넥터 유형을 선택합니다.

JST, Molex 및 기타 전선-보드 또는 전선-전선 커넥터 제품군은 다양한 배터리 애플리케이션에 적합할 수 있습니다. 장치에 특별한 공간, 케이블 또는 통합 요구 사항이 있는 경우 맞춤형 커넥터 어셈블리가 적합할 수도 있습니다.

핵심 질문은 '어떤 브랜드가 가장 좋은가?'가 아니라 다음과 같습니다.

이 장치에 필요한 전기적 성능, 기계적 유지 및 생산 신뢰성을 제공하는 커넥터 아키텍처는 무엇입니까?

소형 웨어러블 장치는 다음을 우선시할 수 있습니다.

• 로우 프로파일;

• 작은 피치;

• 유연한 케이블 라우팅;

• 낮은 삽입력;

• 제한된 전류.

산업용 장치는 다음을 우선시할 수 있습니다.

• 더 높은 전류 성능;

• 더 강한 보유력;

• 더 두꺼운 케이블;

• 진동 저항;

• 서비스 교체가 더 쉬워졌습니다.

의료 또는 모니터링 제품에는 다음이 필요할 수 있습니다.

• 제어된 핀 할당;

• 신뢰할 수 있는 식별;

• 보호된 신호 접점;

• 문서화된 조립 및 검사 절차.

메인 리드, 밸런스 리드, JST, Molex 및 맞춤형 커넥터 옵션과 같은 용어에 대해서는 독자가 기존 LiPo 배터리 커넥터 설명 . 그런 다음 선택 결정은 장치의 현재, 기계적 및 검증 요구 사항으로 돌아가야 합니다.

8. 충전기 및 BMS와 커넥터 조정

커넥터 디자인은 전체 배터리 시스템과 일치해야 합니다.

중요한 조정 사항은 다음과 같습니다.

• 충전 전류;

• 방전 전류;

• 세포수;

• 균형 요구 사항;

• 온도 감지;

• 과전류 보호;

• 저전압 및 과전압 보호;

• 통신 프로토콜;

• 충전기 측 핀 할당;

• 충전 및 방전 경로를 분리합니다.

예를 들어, 배터리 팩은 하나의 커넥터를 전원용으로 사용하고 다른 커넥터는 균형 조정 또는 통신용으로 사용할 수 있습니다. 다른 설계에서는 호스트 장치와 충전기가 다중 핀 인터페이스를 공유할 수 있습니다. 올바른 솔루션은 BMS, 충전기 및 장치 아키텍처에 따라 다릅니다.

커넥터는 다음 사항에 동의한 후에만 고정되어야 합니다.

1. 배터리 셀 구성;

2. 보호 전략;

3. 충전기 인터페이스;

4. 호스트 장치 핀아웃;

5. 케이블 길이 및 출구 위치;

6. 충전 및 방전 제한.

커넥터는 호환되지 않는 충전기나 잘못 구성된 보호 시스템을 수정할 수 없습니다.

9. 배터리 제조사별 커넥터 사양 작성

명확한 커넥터 요청은 제조업체가 타당성을 평가하고 정확한 샘플을 준비하는 데 도움이 됩니다.

다음 정보를 제공하세요.

요청한 옵션이 현재, 공간 또는 생산 요구 사항을 충족하지 않는 경우 배터리 제조업체는 다른 커넥터를 권장할 수 있습니다. 업데이트된 도면, 샘플 및 핀아웃 확인을 사용하여 대체를 승인해야 합니다.

10. 프로토타입 테스트 중 커넥터 검증

커넥터 검증은 나중에 고려하는 것이 아니라 배터리 팩 샘플 승인의 일부여야 합니다.

실제 OEM 검증 계획에는 다음이 포함될 수 있습니다.

전기 점검

• 극성과 핀 할당을 확인합니다.

• 연속성을 확인하십시오.

• 대표 전류 하에서 전압 강하를 측정합니다.

• 해당하는 경우 접촉 저항을 확인하십시오.

• 충전 및 방전 경로를 확인합니다.

• 저울 및 온도 감지 연결을 확인합니다.

• 정상 및 피크 작동 중 커넥터 온도를 관찰하십시오.

기계적 점검

• 결합 및 분리력을 확인합니다.

• 래치 맞물림을 검사합니다.

• 케이블 스트레인 릴리프를 확인하십시오.

• 인클로저의 커넥터 간격을 확인합니다.

• 케이블 굽힘 및 라우팅을 검사합니다.

• 제품이 서비스 가능한 경우 반복 결합을 테스트하십시오.

환경 및 시스템 점검

• 의도된 온도 범위에서 작동을 평가합니다.

• 진동이나 움직임에 따라 성능을 확인합니다.

• 간헐적인 접촉 여부를 검사합니다.

• 운송 또는 취급 후 커넥터를 확인하십시오.

• 완성된 배터리 팩이 인클로저를 방해하지 않는지 확인하십시오.

더 광범위한 샘플 승인 프로세스를 보려면 다음을 참조하세요. 대량 생산 전에 맞춤형 LiPo 배터리 샘플을 검증하는 방법.

11. 일반적인 배터리 커넥터 선택 실수

용량만으로 선택

용량은 팩이 저장하는 충전량을 나타냅니다. 필요한 커넥터 전류, 케이블 크기 또는 피크 부하 성능을 정의하지 않습니다.

플러그 모양만 일치

두 개의 커넥터는 서로 다른 핀 배치, 단자 크기, 잠금 방법 또는 현재 기능을 갖고 있으면서도 유사하게 나타날 수 있습니다.

충전 경로 무시

충전과 방전 모두에 사용되는 커넥터는 어느 방향에서든 가장 높은 전류를 평가해야 합니다.

케이블 라우팅을 확인하지 않고 커넥터 사용

커넥터는 PCB 또는 배터리 케이스에 맞을 수 있지만 케이블이 인클로저 주위로 구부러져야 할 때 작동하지 않습니다.

와이어 색상에 의존

와이어 색상은 공급업체나 어셈블리에 따라 다를 수 있습니다. 제어된 핀아웃 도면을 사용하고 완성된 샘플을 확인하십시오.

외함을 확인하지 않고 대형 커넥터를 선택하는 행위

전류 용량이 더 큰 커넥터에는 더 많은 높이, 여유 공간 및 굽힘 반경이 필요할 수도 있습니다. 기계적 비용이 전기적 이점을 초과할 수 있습니다.

양산까지 기다리며

툴링, 케이블 고정 장치 또는 인클로저 검증 후 커넥터를 변경하면 배터리 팩, 호스트 장치 및 생산 프로세스에 동시에 영향을 미칠 수 있습니다.

12. 배터리 팩 커넥터 선택 체크리스트

맞춤형 리튬 배터리 커넥터를 승인하기 전에 다음을 확인하세요.

• 호스트 측 결합 커넥터가 식별되었습니다.

• 공칭 및 최대 전압이 확인되었습니다.

• 연속, 피크 및 돌입 전류가 문서화되어 있습니다.

• 충전 및 방전 경로가 정의되었습니다.

• 주 전원 및 신호 핀이 식별되었습니다.

• 잔액, NTC 또는 통신 요구 사항이 확인되었습니다.

• 커넥터 치수는 인클로저에 맞습니다.

• 케이블 길이와 출구 위치가 승인되었습니다.

• 와이어 게이지 및 전압 강하 목표가 정의되었습니다.

• 극성과 키잉을 확인했습니다.

• 잠금 및 스트레인 릴리프 요구 사항이 확인되었습니다.

• 핀아웃 도면이 검토되었습니다.

• 전기적으로 테스트된 프로토타입 샘플.

• 기계적 고정 및 케이블 라우팅이 검증되었습니다.

• 생산 조립 및 검사 방법이 합의되었습니다.

FAQ

배터리 팩 커넥터를 선택할 때 가장 중요한 요소는 무엇입니까?

전류는 가장 중요한 요소 중 하나이지만 전압, 접촉 저항, 와이어 게이지, 기계적 유지력, 핀아웃 및 작동 환경과 함께 평가해야 합니다.

충전과 방전에 동일한 커넥터를 사용할 수 있습니까?

때로는 커넥터, 케이블, 충전기, BMS 및 호스트 장치가 결합된 전류 경로에 맞게 설계된 경우에만 해당됩니다. 일부 시스템에는 별도의 충전 및 방전 경로가 더 적합할 수 있습니다.

JST 커넥터는 리튬 배터리 팩에 적합합니까?

JST 커넥터는 특정 소형 또는 저전류 애플리케이션에 적합할 수 있지만 적합성은 정확한 시리즈, 단자 배열, 전선 크기, 전류 프로필 및 기계적 조건에 따라 달라집니다. 커넥터 이름만으로는 승인이 충분하지 않습니다.

밸런스 커넥터가 필요합니까?

밸런스 커넥터는 배터리 아키텍처와 충전기 또는 BMS에 개별 셀 연결이 필요한 경우에만 필요합니다. 셀 구성 및 보호 설계를 확인하지 않고 추가해서는 안됩니다.

배터리 제조업체에 커넥터를 어떻게 지정합니까?

호스트 커넥터 부품 번호, 전압, 연속 및 피크 전류, 케이블 길이, 와이어 게이지, 핀아웃, 케이블 출구 위치, 사용 가능한 공간, 잠금 요구 사항 및 예상 검증 테스트를 제공합니다.

배터리 팩을 설계하기 전에 커넥터를 선택해야 합니까?

커넥터는 초기에 정의되어야 하지만 셀 구성, BMS, 충전기, 인클로저 및 케이블 라우팅과 함께 마무리되어야 합니다. 조기 조정으로 재설계 위험이 줄어듭니다.

결론

맞춤형 리튬 배터리 팩용 커넥터를 선택하는 것은 단순한 구성 요소 선택 작업이 아니라 인터페이스 엔지니어링 결정입니다. 올바른 솔루션은 필요한 전류를 전달하고, 허용 가능한 전압 강하를 유지하고, 인클로저에 적합하고, 잘못된 결합을 방지하고, 생산 및 서비스 중에 신뢰성을 유지해야 합니다.

OEM 팀은 배터리 제조업체에 호스트 커넥터, 전류 프로필, 핀아웃, 케이블 요구 사항, 기계적 봉투 및 검증 조건을 제공해야 합니다. 그런 다음 커넥터는 배터리 셀, BMS, 충전기 및 팩 하우징과 테스트된 하나의 어셈블리로 통합될 수 있습니다.

지정된 커넥터, 케이블 길이 또는 전선 출구 위치가 있는 맞춤형 배터리 팩이 필요한 프로젝트의 경우 문의하세요. ZERNE의 맞춤형 배터리 팀 또는 더 폭넓은 검토 리튬 배터리 팩 제조 및 설계 솔루션.