LiPo 배터리와 NiMH 배터리: OEM이 충전식 장치를 재설계하면 어떤 변화가 발생합니까?

OEM은 다음 장치를 더 얇거나 가볍게 만들기 위해 NiMH 팩 교체를 고려할 수 있습니다. 새로운 LiPo 배터리는 인클로저에 딱 맞으며 공칭 전압은 원래 팩과 비슷해 보입니다.

이는 호환성의 증거가 아니라 출발점입니다.

이사 충전식 리튬 폴리머 배터리는 충전기, 보호 시스템, 종료 논리 및 서비스 배열을 변경할 수 있습니다. 또한 기존 충전 도크에서 제품이 작동하는 방식에 영향을 미칠 수도 있습니다.

따라서 재설계는 완전한 장치부터 시작되어야 합니다. 배터리, 전자 장치 및 인클로저를 셀 대 셀 대체가 아닌 연결된 엔지니어링 결정으로 취급하십시오.

빠른 답변: NiMH에서 LiPo로 전환하면 어떤 변화가 있습니까?

OEM은 두 배터리 구성의 공칭 전압이 유사한 경우에도 전체 전원 시스템을 검토해야 합니다.

주요 변경 사항은 다음과 같습니다.

• 직렬 셀 수 및 장치의 사용 가능한 입력 전압 범위.

• 충전 방법, 종료 및 온도 제어.

• 배터리 보호 및 정상적인 장치 종료.

• 배터리 유지, 배선 및 설치 공간.

• 런타임, 대기 소비 및 배터리 부족 표시.

• 도크 호환성, 모델 식별 및 서비스 지침.

NiMH 충전기는 LiPo에 적합하다고 가정해서는 안 됩니다. 일치하는 커넥터, 성공적인 시작 또는 유사한 mAh 수치는 안전한 교체를 보장하지 않습니다.

재설계 이유부터 시작하세요

새로운 화학물질을 선택하기 전에 제품 개선을 정의하십시오.

목표는 더 얇은 하우징, 더 낮은 질량, 더 긴 작동 시간 또는 다른 충전 인터페이스입니까? 장치에 탈착식 표준 셀 대신 내부 배터리가 필요합니까?

이러한 목표는 다양한 솔루션으로 이어질 수 있습니다. LiPo 파우치는 더 평평한 레이아웃을 지원할 수 있지만 사용자가 교체할 수 있는 NiMH 셀을 유지하는 것이 다른 제품의 서비스 요구 사항에 더 적합할 수 있습니다.

또한 변경할 수 없는 사항을 문서화하십시오. 기존 도크, 승인된 전자 장치, 공구 및 현장 서비스 배치로 인해 사용 가능한 배터리 공간보다 재설계가 더 제한될 수 있습니다.

사용 맞춤형 배터리 설계 요구 사항입니다 . 고정 제약 조건을 검토 대상 옵션과 분리하기 위한 이를 통해 엔지니어링과 조달 부서는 제안을 비교할 수 있는 공유 기반을 갖게 됩니다.

기존 시스템과 제안 시스템 비교

NiMH는 니켈-금속 수소화물을 의미합니다. 일반적인 공칭 셀 전압은 약 1.2V입니다.

이 비교에서 LiPo는 일반적인 공칭 3.7V 리튬 이온 폴리머 파우치 디자인을 의미합니다. 이러한 셀 중 상당수는 4.2V 충전 제한을 사용합니다. 다른 LiPo 변형에는 자체 사양이 필요합니다.

두 공칭 값 모두 전체 작동 범위를 설명하지 않습니다.

모든 NiMH 제품에 대한 가정에 의존하기보다는 기존 설계를 기록합니다. 다양한 충전기와 배터리 구성에는 다양한 재설계 작업이 필요할 수 있습니다.

셀 수를 기준으로 전압 검토 재구성

단일 LiPo 셀은 단일 NiMH 셀보다 공칭 전압이 더 높습니다. 그러나 기존 NiMH 장치는 여러 셀을 직렬로 사용할 수 있습니다.

예를 들어, 일반적인 명목 가치는 다음과 같습니다.

• 2개 시리즈 NiMH 셀: 약 2.4V.

• 3개 시리즈 NiMH 셀: 약 3.6V.

• 4개 시리즈 NiMH 셀: 약 4.8V.

하나의 공칭 3.7V LiPo 셀은 세 가지 배열 모두와 전기적으로 동일하지 않습니다.

부하 관련 전압 강하를 포함하여 실제 충전 및 방전 전압을 검토합니다. 배터리 공급 장치에 연결된 조정기, 모터, 디스플레이 및 기타 회로를 확인하십시오.

세 개의 NiMH 셀이 유용한 비교인 이유

3개의 NiMH 셀은 일반적인 단일 LiPo 셀에 가까운 공칭 팩 전압을 갖습니다. 따라서 해당 제안을 조사할 가치가 있지만 직접 대체할 수는 없습니다.

충전기는 여전히 다른 배터리 제어 전략을 사용합니다. 선택한 LiPo 셀에 대한 장치 경고 임계값 및 종료 동작도 검토해야 합니다.

충전기나 펌웨어에 검증되지 않은 가정을 두고 배터리만 교체하지 마세요.

직렬 용량을 추가하지 않고 팩 에너지 비교

3개의 동일한 1.2V, 1500mAh NiMH 셀이 직렬로 포함된 가상 팩을 생각해 보십시오.

공칭 전압은 약 3.6V이고 용량은 4500mAh가 아닌 1500mAh로 유지됩니다.

공칭 값 사용:

• NiMH 팩: 3.6V × 1.5Ah ≒ 5.4Wh.

• 단일 LiPo 후보: 3.7V × 1.5Ah ≒ 5.55Wh.

이는 ZERNE 제품 등급이 아닌 예시적인 계산입니다. 셀 수를 줄여도 런타임이 자동으로 늘어나지 않는 이유를 보여줍니다.

실제 사용 가능한 에너지는 방전 동작, 장치 차단 및 변환 손실에 따라 달라집니다. 런타임 개선을 요구하기 전에 동일한 장치 작업에서 두 ​​구성을 모두 측정하십시오.

배터리뿐만 아니라 충전 가정도 교체하세요

NiMH 충전 시스템은 전압 피크 감지, 음의 델타 전압 감지, 온도 제어 또는 정기 충전을 사용할 수 있습니다. 방법은 셀과 충전기 설계에 따라 다릅니다.

일부 시스템은 제어된 보충 또는 유지보수 충전도 사용합니다. 이러한 준비가 LiPo에 자동으로 전달되어서는 안 됩니다.

일반적인 3.7V LiPo 설계에는 지정된 전압 및 전류 제한과 일치하는 리튬 호환 충전 제어가 필요합니다. 보호 보드는 NiMH 충전기를 해당 충전 시스템으로 전환하지 않습니다.

충전기에서 외부 공급 장치 분리

어댑터나 도크는 전원만 공급할 수 있으며 충전 회로는 장치 내부에 있습니다. 다른 디자인에서는 도크에 충전 컨트롤러가 포함될 수도 있습니다.

어떤 부품을 남길 수 있는지 결정하기 전에 실제로 충전이 제어되는 위치를 확인하세요.

기존 외부 공급 장치는 전기적 특성과 시스템 호환성이 확인된 후에만 재사용할 수 있습니다. 커넥터 모양은 해당 호환성을 설정하지 않습니다.

마찬가지로, USB 입력을 추가한다고 해서 USB 전원이 리튬 셀에 직접 연결될 수 있다는 의미는 아닙니다.

다중 화학 하드웨어를 주의 깊게 검토하세요.

일부 충전 컨트롤러는 여러 화학 물질을 지원합니다. 이는 조립된 회로가 제안된 배터리에 맞게 올바르게 구성되었음을 증명하지 않습니다.

실제 구성 및 지원 구성요소를 검토합니다. 선택한 셀의 충전 한계, 온도 피드백, 종료 및 작동 부하 동작을 확인합니다.

적용 호스트-충전기 통합 요구 사항 . 새로운 배열에 대한 단순히 이전 팩에서 작동했던 인터페이스가 아닌 검증된 인터페이스만 보존하십시오.

정상적인 장치 종료로 보호 ​​조정

LiPo 배터리에는 선택한 셀 및 애플리케이션에 적합한 보호 장치가 필요합니다. 이는 호스트 전자 장치 및 충전기에 지정되어야 합니다.

세 가지 기능을 분리합니다.

• 충전 제어는 의도된 충전 프로세스를 관리합니다.

• 장치 제어는 정상 작동, 경고 및 종료를 관리합니다.

• 배터리 보호는 정의된 오류 조건에 반응합니다.

일반적인 배터리 부족 전략으로 일상적인 보호 연결 해제를 사용하지 마십시오. 이로 인해 제품이 의도한 경고 또는 제어된 종료를 제공하지 못하게 될 수 있습니다.

시작 및 최대 부하도 검토합니다. 새 배터리, 보호 회로 및 연결은 승인된 제한을 초과하지 않고 측정된 수요를 지원해야 합니다.

온도 피드백이 필요한 경우 해당 센서와 인터페이스를 정의하십시오. 두 개의 전선이나 친숙한 커넥터로는 호스트가 배터리 온도 정보를 수신하도록 설정하지 않습니다.

새로운 배터리 구성을 위한 유지 재설계

원통형 셀을 제거하면 유용한 공간을 확보할 수 있지만 원래 홀더와 고정 방법도 제거됩니다.

파우치 배터리는 기존 리브와 접점 사이에 남겨진 공간에 단순히 밀어 넣어서는 안 됩니다.

보호, 절연, 케이블 출구 및 커넥터를 포함하여 완성된 배터리 봉투를 검토합니다. 파우치에 날카로운 모서리, 나사 끝 및 움직이는 부품이 없도록 보관하십시오.

공급업체 정보와 기계적 검증을 사용하여 유지 및 치수 허용치를 정의합니다. 기존 팩의 형태를 재현하기 위해 표준 파우치를 구부리거나 짜지 마십시오.

또한 배터리를 사용자가 교체할 수 있는지 아니면 서비스 부품으로 사용할지 결정하세요. 내부 파우치에 따라 액세스, 교체 절차 및 필요한 예비 부품 식별이 변경될 수 있습니다.

조립된 장치의 새로운 질량 분포를 평가합니다. 더 가벼운 셀은 위치가 어색한 균형을 이루면 자동으로 더 나은 휴대용 레이아웃이 아닙니다.

대기 및 저장된 준비 상태를 다시 측정

셀 자체 방전은 사용 간 에너지 손실의 한 가지 원인일 뿐입니다.

재설계된 제품에는 보호 전자 장치, 충전 상태 회로, 연료 게이지 또는 새로운 대기 기능이 추가될 수 있습니다. 기기 수준 측정에 소비량을 포함합니다.

모든 NiMH 후보가 동일한 전하 유지율을 가지고 있다고 가정하지 마십시오. 낮은 자체 방전 변형이 존재하며 실제 셀 사양이 중요합니다.

정의된 유휴 기간 이후와 의도한 보관 조건 하에서 장치를 비교하십시오. 그런 다음 각 사람이 필요한 작업을 완료했는지 확인합니다.

배터리 부족 표시도 검토하세요. 다중 셀 NiMH 팩용으로 개발된 임계값을 검증 없이 LiPo 설계에 복사해서는 안 됩니다.

이전 제품 버전과 새 제품 버전 간의 혼동 방지

배터리를 재설계하면 기존 부품과 새 부품이 서로 교체 가능해 보일 때 서비스 위험이 발생할 수 있습니다.

사용자 또는 서비스 팀이 접할 수 있는 장치, 배터리, 도크 및 예비 부품 조합을 검토하십시오.

수정된 디자인에 다른 키, 식별, 라벨 또는 승인된 액세서리 참조가 필요한지 결정하십시오. 호환되지 않는 구성을 구별하기 위해 전선 색상이나 변경되지 않은 커넥터에 의존하지 마십시오.

인클로저가 시각적으로 유사한 경우 제품 개정판을 추적 가능하게 만드십시오. 서비스 지침에는 각 개정판에 대해 허용되는 배터리 및 충전 방식이 명시되어 있어야 합니다.

이는 LiPo 버전이 출시된 후에도 이전 NiMH 제품을 계속 사용할 때 특히 중요합니다.

원래 제품 요구 사항을 기준으로 재설계 검증

생산용 구성 요소를 사용하여 완전히 재설계된 장치를 테스트합니다. 성공적인 전원 켜기 확인은 릴리스 기준이 아닙니다.

설계 분석 및 인증된 안전 절차를 통해 호환되지 않는 조합을 검토합니다. 비공식 실험으로 LiPo 배터리를 검증되지 않은 오래된 NiMH 충전기에 연결하지 마십시오.

성능을 비교하기 전에 각 화학물질의 승인된 충전 절차를 사용하십시오. 장치 설정, 환경 조건 및 작업 정의를 제어하십시오.

또한 적용 가능한 기존 테스트 보고서와 제품 문서를 검토하세요. 화학적 변화가 이전 구성 기록에 포함된다고 가정해서는 안 됩니다.

NiMH를 유지하는 것이 더 나은 프로젝트 결정일 수 있는 경우

재설계는 프로젝트의 제약 내에서 의미 있는 제품 이점을 제공할 때만 유용합니다.

기존 시스템이 런타임 요구 사항을 충족하고 표준화된 교체가 여전히 중요한 경우 NiMH를 유지하는 것이 합리적일 수 있습니다. 또한 확립된 충전 및 서비스 계약의 변경을 피할 수도 있습니다.

얇은 포장, 설치된 질량 또는 수정된 충전 경험이 엔지니어링 작업을 정당화할 때 LiPo를 개발할 가치가 있을 수 있습니다.

배터리, 전자 장치, 툴링, 검증 및 서비스 변경 사항 등 전체 구현을 비교하십시오. 두 화학 모두 자동으로 모든 제품에 대해 더 저렴하거나 수명이 긴 선택이 아닙니다.

FAQ

OEM은 장치 재설계를 위해 LiPo와 NiMH를 어떻게 비교해야 합니까?

동일한 제품 요구 사항에 대해 기존 전력 시스템과 제안된 전력 시스템을 비교합니다. 전압 범위, 충전, 보호, 런타임, 기계적 통합 및 서비스 준비를 검토합니다. 화학적 비교만으로는 재설계의 가치가 있는지 여부를 확인할 수 없습니다.

유사한 전압으로 인해 LiPo와 NiMH가 직접 대체됩니까?

아니요. 3개의 NiMH 셀은 일반적인 단일 LiPo 셀에 가까운 공칭 전압을 갖지만 충전 요구 사항은 다릅니다. 장치 종료, 보호 및 전체 작동 범위도 검토가 필요합니다.

LiPo와 NiMH 설계에서 충전 차이점은 무엇입니까?

NiMH 충전기는 니켈 기반 셀에 적합한 전압, 온도 및 타이밍 방법을 사용할 수 있습니다. LiPo는 선택한 리튬 셀에 맞는 충전 제어가 필요합니다. NiMH 유지 관리 충전을 전환하거나 공유 커넥터로 인해 충전기가 호환된다고 가정하지 마십시오.

기존 충전 도크를 재사용할 수 있나요?

가능하지만 역할을 확인한 후에만 가능합니다. 전원 공급 장치 도크는 충전 컨트롤러가 포함된 도크와 다릅니다. 전체 전기 인터페이스, 충전 동작, 기존 제품과 새 제품 버전 간의 구분을 검토하세요.

하나의 LiPo 셀이 3개의 NiMH 셀보다 3배 더 긴 런타임을 제공합니까?

자동으로 아닙니다. 직렬 연결된 NiMH 셀은 개별 mAh 정격이 아닌 전압을 추가합니다. 동일한 작업에서 팩 와트시와 측정된 사용 가능한 에너지를 비교합니다. 셀 수가 적다고 해서 런타임 승수가 설정되지는 않습니다.

LiPo 보호 보드가 올바른 충전기를 교체할 수 있습니까?

아니요. 보호와 일반 충전 규제는 서로 다른 기능을 수행합니다. 충전기는 선택한 셀의 승인된 요구 사항을 따라야 합니다. 또한 호스트는 일상적인 보호 트립에 의존하지 않고 정상적인 경고 및 종료 동작을 관리해야 합니다.

결론

LiPo와 NiMH는 배터리 화학이 변경되면 장치 재설계 문제가 됩니다.

제품에 필요한 개선부터 시작하세요. 그런 다음 셀 수, 전체 전압 범위, 충전 제어, 보호, 패키징 및 서비스 호환성을 검토합니다.

동일한 작동 작업에 대해 수정된 제품을 검증하고 승인된 배터리 및 충전기를 명확하게 식별합니다. LiPo 설계는 유사한 공칭 전압이나 가정된 화학적 이점이 아닌 측정 가능한 제품 이점을 통해 승인을 받아야 합니다.

LiPo 재설계 검토 요청

기존 NiMH 구성, 장치 입력 제한, 충전 배열 및 재설계 목표를 ZERNE과 공유하세요. 제안된 제품 개정판에 적합한 배터리 크기, 용량, 보호 및 인터페이스를 논의하려면 맞춤형 LiPo 배터리 검토를 요청하세요.