OEM 장치용 충전식 리튬 이온 배터리 팩을 선택하는 방법

재충전 가능한 리튬 이온 배터리 팩은 전체 장치 시스템의 일부로 선택되어야 합니다. 전압, 용량, 전류, 치수, 커넥터, 보호 회로 및 충전기 모두 완제품의 안정적인 작동 여부에 영향을 미칩니다.

카탈로그에 적합해 보이는 배터리 팩이 OEM 장치의 요구 사항을 충족하지 못할 수도 있습니다. 전기적으로는 맞지만 기계적으로는 맞지 않을 수도 있고, 공칭 용량은 충분하지만 피크 전류가 충분하지 않을 수도 있고, 실험실 테스트 중에는 작동하지만 생산을 위해 다른 BMS나 커넥터가 필요할 수도 있습니다.

이러한 이유로 OEM 팀은 mAh나 물리적 크기만으로 선택하는 대신 장치의 실제 작동 조건을 기준으로 배터리 팩을 평가해야 합니다.

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빠른 답변: 충전식 리튬 이온 배터리 팩을 어떻게 선택합니까?

다음 순서로 충전식 리튬 이온 배터리 팩을 선택하세요.

1. 장치의 전압 범위와 전력 아키텍처를 정의합니다.

2. 정상, 최대 및 피크 전류 수요를 측정합니다.

3. 필요한 작동 시간과 에너지 목표를 설정합니다.

4. 배터리 구획, 크기, 케이블 경로 및 무게 제한을 확인하십시오.

5. 적합한 셀 구성과 배터리 화학을 선택합니다.

6. BMS, PCM, 충전기, 커넥터를 팩에 맞춰보세요.

7. 작동 온도와 환경 조건을 확인하십시오.

8. 실제 장치 내부에서 프로토타입 샘플을 테스트합니다.

9. 생산 일관성, 문서화 및 사용자 정의 지원을 검토합니다.

10. 전기적, 기계적, 시스템 검증 후에만 최종 배터리 팩을 승인하십시오.

최고의 배터리 팩이 반드시 용량이 가장 큰 배터리 팩은 아닙니다. 장치의 전압, 에너지, 전류, 기계, 안전 및 생산 요구 사항을 동시에 충족하는 것입니다.

1. OEM 장치 요구 사항부터 시작하십시오.

배터리 공급업체에 문의하기 전에 기본 장치 요구 사항 시트를 준비하세요.

이 정보를 통해 공급업체는 배터리를 일반 팩을 제공하는 대신 통합 구성 요소로 평가할 수 있습니다.

이러한 요구 사항이 포장 디자인과 어떻게 관련되는지에 대한 자세한 설명은 다음을 참조하세요. 리튬 이온 배터리 팩 설계: 전압, 용량, BMS 및 런타임.

2. 배터리 전압을 장치에 맞추세요

전압은 첫 번째 전기 스크리닝 조건입니다.

선택한 배터리 팩은 방전 및 충전 내내 호스트 장치의 허용 가능한 입력 범위 내에 유지되어야 합니다. 단일 셀 리튬 배터리용으로 설계된 장치는 적절한 전원 관리 회로가 없으면 다중 셀 팩을 수용하지 못할 수 있습니다.

전압을 정의할 때 다음을 확인하십시오.

• 공칭 배터리 전압;

• 완전히 충전된 전압;

• 최소 방전 전압;

• 장치 입력 전압 범위;

• 변환기 또는 조정기 요구 사항;

• 충전기 출력 전압;

• BMS 차단 설정.

예를 들어, 7.4V로 설명된 팩에는 공칭 전압이 있지만 충전 및 방전 중에 전압이 변경됩니다. 장치는 단지 공칭 값이 아닌 전체 작동 범위에 맞게 설계되어야 합니다.

프로젝트가 일반적인 다중 셀 구성을 비교하는 경우 자세한 내용은 직렬 및 병렬 배터리 팩 가이드에서는 셀 배열이 전압과 용량에 어떤 영향을 미치는지 설명합니다. 현재 선택 프로세스에서는 해당 구성을 더 넓은 장치 결정에 대한 입력으로만 사용해야 합니다.

3. 용량 및 에너지 요구량 추정

배터리 용량은 일반적으로 암페어시 또는 밀리암페어시로 표시됩니다. 에너지는 일반적으로 와트시(Wh)로 표시됩니다.

예비 에너지 추정치는 다음과 같습니다.

에너지(Wh) = 전압(V) × 용량(Ah)

예:

7.4V × 2Ah = 14.8Wh

이는 공칭 에너지 계산입니다. 다음과 같은 이유로 사용 가능한 에너지가 낮아질 수 있습니다.

• 변환기 손실;

• 방전 차단 전압;

• 온도;

• 배터리 노화;

• 현재 부하;

• 보호 한계;

• 장치 작동 효율성.

따라서 용량은 인쇄된 mAh 값보다는 실제 사용 가능한 에너지 요구 사항을 기준으로 선택해야 합니다.

더 자세한 계산은 다음을 참조하세요. 리튬 이온 배터리 팩 용량을 계산하는 방법.

4. 런타임 대상 정의

동일한 배터리 용량이라도 제품마다 작동 시간이 다를 수 있습니다. 안정적인 저전력 부하를 갖는 장치는 전류 피크가 빈번한 전동 장치와 다르게 동작합니다.

예비 런타임 추정치는 다음과 같이 작성할 수 있습니다.

런타임 ≒ 사용 가능한 배터리 에너지 ¼ 평균 장치 전력

최종 결과는 장치의 실제 로드 프로필에 따라 달라집니다. 엔지니어는 다음을 구별해야 합니다.

• 대기 전류;

• 정상 작동 전류;

• 최대 연속 전류;

• 피크 또는 시동 전류;

• 듀티 사이클;

• 수면 및 기상 간격.

평균 런타임 목표를 충족하는 배터리 팩은 최대 수요 기간 동안 장치를 지원할 수 없다면 여전히 부적합할 수 있습니다.

상세한 리튬 배터리 팩 런타임 계산 가이드 에서는 계산 요소를 더 자세히 다루고 있습니다. 선택 단계에서 핵심 질문은 후보 팩이 실제 운영 프로필에서 충분한 사용 가능한 에너지를 제공하는지 여부입니다.

5. 연속 및 최대 방전 성능 확인

용량과 방전능력은 사양이 다릅니다.

고용량 배터리 팩은 셀, 보호 회로 또는 배선이 필요한 전류를 지원할 수 없는 경우 고전력 장치에 적합하지 않을 수 있습니다. 반대로, 고방전 팩은 비용, 무게 또는 열 요구 사항을 늘리면서 필요한 것보다 더 많은 전류 용량을 제공할 수 있습니다.

문서:

• 평균 방전 전류;

• 최대 연속 전류;

• 피크 전류;

• 피크 기간;

• 시동 또는 돌입 전류;

• 반복 빈도;

• 전압 처짐 허용 오차.

배터리 팩은 시스템 수준에서 평가되어야 합니다. 셀 용량, BMS 제한, 커넥터 등급, 케이블 크기 및 열 조건은 모두 실제 성능에 영향을 미칩니다.

고전류 프로젝트의 경우 공급업체는 방전 또는 정격 전류에 사용되는 테스트 조건을 확인해야 합니다. 테스트 온도, 차단 전압 및 지속 시간이 없는 정격은 정확하게 비교하기 어렵습니다.

6. 셀 형식 및 배터리 화학 선택

셀 형식은 에너지 밀도, 모양, 무게, 열적 거동 및 포장 유연성에 영향을 미칩니다.

리튬 폴리머 파우치 셀

리튬 폴리머 파우치 셀은 장치에 다음이 필요한 경우에 종종 적합합니다.

• 얇거나 맞춤형 모양;

• 인클로저 공간의 효율적인 사용;

• 유연한 길이, 너비 또는 두께;

• 로우 프로파일 통합;

• 맞춤형 케이블 또는 커넥터 위치.

원통형 리튬 이온 셀

원통형 셀은 설계에 다음이 필요할 때 적합할 수 있습니다.

• 표준화된 원통형 형식;

• 견고한 셀 구조;

• 직렬 및 병렬 팩 배열;

• 교체 가능하거나 모듈식 팩 디자인;

• 더 큰 배터리 인클로저.

선택은 장치의 패키징, 전류, 에너지 및 생산 요구 사항을 기반으로 해야 합니다. 하나의 셀의 공칭 용량만으로 만들어서는 안됩니다.

프로젝트에서 파우치와 원통형 구성을 비교하는 경우 공급업체는 개별 셀 번호만 비교하기보다는 완성된 배터리 팩을 평가해야 합니다.

7. 배터리 크기 및 무게 확인

배터리는 압축, 이동 또는 케이블 배선 문제를 일으키지 않고 제품 인클로저에 맞아야 합니다.

공급자에게 다음을 제공하십시오.

• 최대 두께;

• 허용되는 길이와 너비;

• 배터리실 모양;

• 커넥터 정리;

• 케이블 굽힘 영역;

• 고정방법;

• 완충 또는 유지 요구 사항;

• 최대 무게.

공칭 배터리 크기는 설치된 전체 크기를 나타내지 않을 수 있습니다. 커넥터, 보호 보드, 전선, 절연체, 접착제, 폼 및 기계 고정 장치에도 공간이 필요합니다.

빈 인클로저에 맞는 배터리는 다음을 방해할 수 있습니다.

• 나사 또는 패스너;

• 디스플레이 모듈;

• 안테나;

• 움직이는 부품;

• 발열 부품;

• 인클로저 리브;

• 서비스 액세스 영역.

포장 제한이 엄격한 기기의 경우 배터리 수납공간을 다음과 함께 검토해야 합니다. 클리어런스, 압축 및 팽창 허용량.

8. BMS와 보호 시스템의 일치

재충전 가능한 리튬 이온 배터리 팩에는 일반적으로 구성 및 용도에 적합한 보호 또는 관리 시스템이 필요합니다.

디자인에 따라 팩에는 다음이 필요할 수 있습니다.

• 과충전 보호;

• 과방 전 보호;

• 과전류 보호;

• 단락 보호;

• 온도 모니터링;

• 셀 밸런싱;

• 충전 상태 추정;

• 통신 기능;

• 충전 제어.

올바른 보호 설계는 셀 수, 화학 성분, 전류 수요, 충전기 및 호스트 장치 요구 사항에 따라 달라집니다.

두 개의 전선이 있는 간단한 팩에는 통신 및 개별 셀 모니터링 기능이 있는 스마트 배터리와 다른 보호 장치가 필요할 수 있습니다.

BMS는 다음과 함께 지정되어야 합니다.

• 셀 구성;

• 충전 전류;

• 방전 전류;

• 온도 센서 요구 사항;

• 통신 프로토콜;

• 커넥터 핀아웃;

• 장치 측 제어 논리.

기사 LiPo 배터리용 PCM과 BMS는 기본 보호와 고급 관리 시스템 간의 차이를 명확히 하는 데 도움이 될 수 있습니다.

9. 충전방식 확인

충전식 배터리 팩은 충전기 및 호스트 장치의 충전 아키텍처와 호환되어야 합니다.

확인하다:

• 충전기 출력 전압;

• 충전 전류;

• 충전방식;

• 잔액 충전 요구 사항;

• 충전 온도 제한;

• 충전기 측 커넥터;

• 충전 종료 방법;

• 충전이 기기 내부에서 발생하는지 외부에서 발생하는지 여부.

충전기는 배터리 팩의 셀 수 및 충전 요구 사항과 일치해야 합니다. 적합한 방전 커넥터가 있다고 해서 해당 팩이 동일한 인터페이스를 통한 충전에 적합하다는 것을 자동으로 의미하는 것은 아닙니다.

또한 설계 팀은 장치가 다음을 지원하는지 확인해야 합니다.

• 작동 중 충전;

• 이동식 배터리 충전;

• 외부 충전소;

• USB 기반 충전;

• 전용 배터리 충전기;

• 충전기와 BMS 간의 통신.

완성된 배터리, BMS, 충전기, 기기를 함께 사용하여 충전을 검증해야 합니다.

10. 커넥터 및 케이블 구성 선택

커넥터는 전기적 성능과 기계적 통합 모두에 영향을 미칩니다.

지정:

• 커넥터 제품군 또는 정확한 부품 번호;

• 짝을 이루는 커넥터;

• 현재 요구 사항;

• 전압 요구 사항;

• 핀 수;

• 전력 및 신호 할당;

• 케이블 길이;

• 와이어 게이지;

• 케이블 출구 방향;

• 잠금 및 키잉;

• 사용 가능한 설치 공간.

동일한 배터리 팩이라도 호스트 장치마다 다른 커넥터 배열이 필요할 수 있습니다. 소형 웨어러블 제품은 로우 프로파일 커넥터를 우선시하는 반면, 산업용 제품은 더 강력한 유지력과 더 큰 전류 경로를 요구할 수 있습니다.

자세한 커넥터 결정 프로세스는 다음을 참조하세요. 맞춤형 리튬 배터리 팩용 커넥터를 선택하는 방법.

11. 작동 온도 및 환경을 고려하십시오.

배터리 성능은 온도에 따라 달라집니다. 장치 애플리케이션은 배터리가 작동, 충전 및 보관되는 위치를 정의해야 합니다.

고려하다:

• 정상 작동 온도;

• 최소 및 최대 작동 온도;

• 충전 온도;

• 보관온도;

• 진동에 노출;

• 습기 또는 먼지;

• 반복되는 기계적 움직임;

• 근처 전자제품의 열;

• 인클로저 내부의 단열.

추운 조건에서는 사용 가능한 전력이 감소하고 내부 저항이 증가할 수 있습니다. 고온은 노화를 가속화하고 열 관리 요구 사항을 증가시킬 수 있습니다.

배터리 공급업체는 셀, BMS, 커넥터, 인클로저 및 충전 조건을 함께 평가해야 합니다. 온도 주장은 모든 배터리 팩에 광범위하게 적용하기보다는 최종 구성 및 테스트 조건과 연결되어야 합니다.

12. 표준 배터리 팩과 맞춤형 배터리 팩 중에서 선택하세요

표준 충전식 리튬 이온 배터리 팩은 다음과 같은 경우에 적합할 수 있습니다.

• 전압과 용량이 이미 장치와 일치합니다.

• 치수는 수정 없이 맞습니다.

• 커넥터가 호환됩니다.

• 현재 용량이 충분합니다.

• 특별한 BMS가 필요하지 않습니다.

• 예상 수량과 공급이 안정적입니다.

장치에 다음이 필요한 경우 맞춤형 팩이 더 적합합니다.

• 특이한 크기;

• 모양이 있거나 얇은 배터리;

• 특정 케이블 길이;

• 맞춤형 커넥터;

• 다중 셀 직렬 및 병렬 구성;

• 더 높은 방전율;

• 특별한 보호;

• 온도 감지;

• 통신 기능;

• 새로운 제품별 인클로저.

상업용 배터리 팩 페이지는 일반 제품 수요에 적합한 페이지이지만, 맞춤형 배터리 솔루션은 배터리가 장치 주위에 설계되어야 할 때 더 적합합니다.

13. 공급업체의 OEM 지원을 평가합니다.

충전식 배터리 팩을 선택한다는 것은 공급업체가 샘플 견적 이상으로 프로젝트를 지원할 수 있는지 여부를 평가한다는 의미이기도 합니다.

공급자에게 다음에 대해 문의하십시오.

• 셀 선택;

• 배터리 팩 디자인;

• BMS 또는 PCM 통합;

• 커넥터 및 케이블 맞춤화;

• 프로토타입 샘플링;

• 전기 테스트;

• 기계적 적합성 검사;

• 생산 일관성;

• 입고 물질 통제;

• 선적 검사;

• 기술 문서;

• 엔지니어링 변경;

• 파일럿 생산 중 지원.

공급업체는 승인된 샘플이 어떻게 대량 생산 구성이 되는지 설명할 수 있어야 합니다.

프로토타입에서 생산으로의 전환에 대한 더 넓은 관점을 보려면 다음을 참조하세요. OEM 프로젝트를 위한 리튬이온 배터리 팩 제조 공정.

14. 장치 내부의 배터리 팩 유효성 검사

배터리 팩은 공급업체 사양서로만 승인되어서는 안 됩니다. 최종 샘플은 실제 OEM 장치에서 테스트되어야 합니다.

전기적 검증

확인하다:

• 전압 범위;

• 충전 거동;

• 방전성능;

• 정상 전류;

• 피크 전류;

• 전압 강하;

• 배터리 보호 응답;

• 충전기 호환성;

• 해당되는 경우 BMS 통신.

기계적 검증

확인하다:

• 인클로저 적합성;

• 커넥터 결합;

• 케이블 라우팅;

• 배터리 유지;

• 구획 내부의 압력 또는 움직임;

• 조립 및 서비스를 위한 접근;

• 주변 부품과의 간섭.

런타임 검증

다음에서 실제 장치 런타임을 측정합니다.

• 정상 작동;

• 고부하 작동;

• 대기 또는 수면 주기;

• 반복적인 시동;

• 현실적인 온도 조건.

생산 검증

확인하다:

• 치수는 일관되게 유지됩니다.

• 커넥터와 케이블 위치는 반복 가능합니다.

• 라벨과 극성 표시가 정확합니다.

• 보호 구성 요소가 승인된 샘플과 일치합니다.

• 테스트 기록을 이용할 수 있습니다.

• 엔지니어링 변경에는 승인이 필요합니다.

기존 맞춤형 배터리 샘플 검증 체크리스트는 생산 전 승인을 위한 유용한 참고 자료를 제공합니다.

15. 일반적인 선택 실수

mAh로만 선택

팩이 너무 크거나 너무 무거우거나 장치 전압과 호환되지 않는 경우 용량이 더 크다고 해서 더 긴 사용 시간이 보장되지는 않습니다.

피크 전류 무시

시동 또는 모터 부하로 인해 전압 강하 또는 보호 차단이 발생하는 동안 평균 전류는 허용 가능한 것처럼 보일 수 있습니다.

공칭 전압을 전체 작동 범위로 취급

장치는 충전 전압, 방전 전압 및 차단 조건을 수용해야 합니다.

인클로저를 확인하기 전에 배터리 선택

커넥터, BMS 및 케이블이 실제 팩 봉투에 포함된 후에 기계적 충돌이 자주 나타납니다.

BMS 선택이 너무 늦음

BMS는 전류 용량, 커넥터 핀아웃, 충전 동작 및 팩 크기에 영향을 미칠 수 있습니다.

장치에서 테스트하지 않고 샘플 승인

벤치 테스트만으로는 케이블 간섭, 열 축적, 신호 충돌 또는 장치 측 종료 동작을 확인할 수 없습니다.

단가로만 공급업체 비교

낮은 초기 가격에는 엔지니어링 지원, 샘플링, 검증, 문서화 또는 생산 일관성이 포함되지 않을 수 있습니다.

16. OEM 배터리 팩 선택 체크리스트

충전식 리튬 이온 배터리 팩을 승인하기 전에 다음을 확인하세요.

• 장치 전압 범위가 문서화되어 있습니다.

• 공칭 및 최대 배터리 전압이 호환됩니다.

• 평균, 연속 및 피크 전류가 정의됩니다.

• 런타임 목표는 실제 장치 전력을 기반으로 합니다.

• 배터리 크기에는 커넥터와 BMS가 포함됩니다.

• 무게가 기기 한도 내에 있습니다.

• 셀 형식과 구성이 적합합니다.

• BMS 또는 PCM 요구 사항이 확인되었습니다.

• 충전기 호환성이 검증되었습니다.

• 커넥터, 케이블 길이 및 핀아웃이 승인되었습니다.

• 작동 및 충전 온도 범위가 정의됩니다.

• 프로토타입 샘플은 실제 장치에서 테스트됩니다.

• 생산 검사 요구 사항이 문서화되어 있습니다.

• 엔지니어링 변경 승인은 공급업체와 합의됩니다.

FAQ

리튬이온 충전식 배터리 팩을 선택할 때 가장 중요한 사양은 무엇인가요?

전압 호환성이 첫 번째 요구 사항이지만 승인 전에 전류, 사용 가능한 에너지, 크기, BMS, 충전기, 커넥터 및 작동 환경도 평가되어야 합니다.

OEM 장치에는 얼마나 많은 배터리 용량이 필요합니까?

용량은 장치의 평균 전력, 필요한 런타임, 시스템 효율성, 방전 차단 및 작동 조건에 따라 달라집니다. 인쇄된 mAh 값은 완제품의 정확한 사용 가능한 용량으로 취급되어서는 안 됩니다.

표준 배터리 팩이 OEM 생산에 적합합니까?

전압, 용량, 크기, 전류, 커넥터, 보호 및 공급 조건이 장치와 일치하는 경우 표준 팩이 적합할 수 있습니다. 장치의 공간이 좁거나 특별한 전기적 요구 사항이 있는 경우 맞춤화가 필요한 경우가 많습니다.

모든 충전식 리튬 이온 배터리 팩에 BMS가 필요합니까?

필요한 보호 및 관리 시스템은 셀 구성, 화학, 충전기, 전류 및 애플리케이션에 따라 다릅니다. 공급업체는 완성된 팩에 적합한 보호 아키텍처를 권장해야 합니다.

장치가 대량 생산되기 전에 배터리 팩을 테스트해야 합니까?

예. 배터리는 양산 전 실제 기기에서 테스트를 거쳐야 합니다. 승인 계획에는 전기적, 기계적, 충전, 런타임 및 환경 조건이 포함되어야 합니다.

OEM 구매자는 배터리 제조업체에 어떤 정보를 보내야 합니까?

장치 전압 범위, 전력 및 전류 프로필, 런타임 목표, 배터리 구획 크기, 무게 제한, 커넥터, 케이블 요구 사항, 충전 방법, 작동 환경, 예상 수량 및 필수 테스트를 제공합니다.

결론

OEM 장치용 충전식 리튬 이온 배터리 팩을 선택하려면 시스템 수준의 평가가 필요합니다. 전압과 용량은 중요한 출발점이지만 결정의 일부일 뿐입니다.

최종 팩은 또한 필요한 전류를 제공하고, 인클로저에 적합하고, 충전기와 함께 작동하고, 필요한 경우 장치와 올바르게 통신하고, 적절한 보호 기능을 포함하고, 생산 중에 일관성을 유지해야 합니다.

OEM 팀은 대량 생산 전에 완전한 요구 사항 시트를 준비하고 실제 장치 내부의 배터리를 검증해야 합니다.

맞춤형 치수, 셀 구성, BMS, 커넥터 또는 케이블 설계가 필요한 프로젝트의 경우 맞춤형 리튬 배터리 팩 지원을 위해 ZERNE에 문의하세요.