Senarai Semak Reka Bentuk Bateri Lithium Tersuai untuk Projek OEM

Projek bateri litium tersuai jarang gagal kerana pembeli tidak mengetahui kapasiti yang diperlukan. Lebih kerap, masalah bermula apabila spesifikasi awal tidak lengkap.

Pasukan OEM mungkin memberikan voltan dan kapasiti sasaran tetapi meninggalkan petak bateri, arus puncak, kedudukan penyambung, kaedah pengecasan, suhu operasi atau keperluan perlindungan. Pembekal kemudiannya boleh menyediakan sebut harga berdasarkan andaian. Andaian tersebut boleh menimbulkan masalah semasa pensampelan, penyepaduan peranti atau pengeluaran besar-besaran.

Oleh itu, proses reka bentuk bateri tersuai yang praktikal harus dimulakan dengan ringkasan projek yang lengkap. Matlamatnya bukan untuk membuat pembeli memutuskan setiap butiran teknikal sahaja. Matlamatnya adalah untuk menyediakan maklumat yang boleh dipercayai yang mencukupi untuk pengilang menilai kebolehlaksanaan, mengesyorkan seni bina bateri yang sesuai dan mengenal pasti keperluan yang masih memerlukan pengesahan.

Senarai semak ini merangkumi maklumat utama yang diperlukan sebelum meminta sebut harga atau sampel bateri tersuai.

Jawapan Pantas: Apakah Maklumat yang Diperlukan untuk Bateri Litium Tersuai?

Pembeli OEM biasanya harus menyediakan maklumat berikut:

Lebih lengkap maklumat projek, lebih mudah untuk menilai bateri ion litium tersuai sebelum reka bentuk, sebut harga, pensampelan dan pengeluaran.

1. Tentukan Aplikasi Bateri Terlebih Dahulu

Bateri hendaklah direka bentuk di sekeliling peranti dan bukannya dipilih sebagai komponen terpencil.

Mulakan dengan menerangkan:

• Perkara yang dilakukan oleh peranti;

• Berapa kerap ia beroperasi;

• Sama ada ia berfungsi secara berterusan atau sekejap-sekejap;

• Sama ada ia mempunyai mod siap sedia dan aktif;

• Sama ada ia mudah alih, tetap, boleh pakai atau industri;

• Sama ada bateri boleh diganti atau dipasang secara kekal;

• Sama ada peranti berkomunikasi secara wayarles;

• Sama ada bateri terdedah kepada getaran, hentaman, lembapan atau perubahan suhu.

Sebagai contoh, penjejak GPS mungkin menghabiskan sebahagian besar masanya dalam siap sedia tetapi memerlukan jangka masa pendek arus yang lebih tinggi untuk kedudukan dan penghantaran data. Peranti perubatan mungkin memerlukan output yang stabil dan perlindungan yang dikawal dengan teliti. Produk boleh pakai mungkin lebih mementingkan ketebalan, berat, fleksibiliti dan keselesaan.

Maklumat aplikasi membantu pengilang menilai hubungan antara kapasiti, permintaan semasa, saiz, perlindungan dan jangka masa jalan.

2. Sahkan Keperluan Voltan

Voltan adalah salah satu spesifikasi pertama yang mesti disahkan.

Spesifikasi harus membezakan antara:

• Voltan nominal;

• Voltan operasi biasa;

• Voltan cas penuh;

• Voltan pemotongan;

• Julat input-voltan peranti;

• Keperluan keluaran pengecas.

Peranti mungkin direka bentuk di sekeliling bateri sel tunggal atau pek bateri berbilang sel. Voltan yang diperlukan mungkin mempengaruhi konfigurasi sel, litar perlindungan, sistem pengecasan, penyambung dan strategi pengurusan bateri.

Jangan berikan hanya frasa seperti 'bateri 12 V' tanpa menerangkan cara peranti dan pengecas menggunakan voltan tersebut. Pengilang juga perlu mengetahui sama ada peranti menerima variasi voltan semasa nyahcas dan sama ada output terkawal diperlukan.

Ketidakpadanan voltan boleh mengakibatkan:

• Ketidakserasian pengecasan;

• Penutupan peranti;

• Mengurangkan kapasiti boleh guna;

• Permintaan semasa yang berlebihan;

• Pengaktifan perlindungan;

• Keperluan penukaran kuasa tambahan.

Oleh itu, voltan hendaklah disemak bersama-sama dengan reka bentuk input kuasa dan pengecasan peranti.

3. Nyatakan Keperluan Kapasiti dan Tenaga

Kapasiti biasanya dinyatakan dalam miliampere-jam, atau mAh. Kapasiti yang lebih besar boleh menyokong masa jalan yang lebih lama, tetapi ia juga boleh meningkatkan saiz bateri, berat, kos dan masa pengecasan.

Berikan maklumat berikut jika boleh:

• Kapasiti yang diperlukan dalam mAh atau Ah;

• Masa jalan sasaran;

• Arus operasi purata;

• Arus siap sedia;

• Tempoh puncak semasa;

• Kitaran tugas;

• Rizab bateri yang dijangkakan;

• Kekerapan mengecas;

• Berat bateri yang boleh diterima.

Untuk aplikasi berkuasa tinggi, ia juga berguna untuk membincangkan tenaga dalam watt-jam:

Tenaga (Wh)=Voltan Nominal (V)×Kapasiti (Ah)

Masa jalan bateri yang boleh digunakan bergantung bukan sahaja pada kapasiti nominalnya tetapi juga pada beban peranti, suhu operasi, kadar nyahcas, tetapan pemotongan, keadaan pengecasan dan kecekapan sistem.

Spesifikasi OEM yang berguna tidak seharusnya hanya menyatakan:

Bateri yang diperlukan: 3.7 V, 2,000 mAh.

Ia harus menjelaskan:

Peranti memerlukan bateri boleh dicas semula dengan voltan nominal yang serasi dengan sistem, kapasiti sasaran kira-kira 2,000 mAh, arus operasi yang ditentukan, keperluan arus puncak dan jangkaan masa jalan minimum di bawah keadaan operasi yang ditetapkan.

Kapasiti akhir hendaklah disahkan melalui ujian sampel dan bukannya dipilih hanya daripada nilai katalog.

4. Takrifkan Arus Biasa, Berterusan dan Puncak

Permintaan semasa mempengaruhi pemilihan sel, penurunan voltan, rintangan dalaman, tetapan perlindungan dan tingkah laku terma.

Ringkas reka bentuk hendaklah memisahkan:

• Arus operasi biasa;

• Arus maksimum berterusan;

• Arus puncak;

• Permulaan atau arus masuk;

• Tempoh puncak semasa;

• Kekerapan acara puncak;

• Mengecas arus.

Peranti yang menggunakan arus purata yang rendah mungkin masih memerlukan bateri yang mampu menghantar arus jangka pendek yang jauh lebih tinggi. Jika ini tidak dikenal pasti semasa peringkat reka bentuk, bateri mungkin mengalami kendur voltan yang berlebihan atau mencetuskan perlindungan lebihan arus.

Arus puncak hendaklah diterangkan dengan tempoh masa. Contohnya:

• 2 A untuk operasi biasa;

• 5 Puncak selama 3 saat;

• Acara puncak diulang sekali setiap 10 minit.

Maklumat ini lebih berguna daripada pernyataan umum seperti 'bateri arus tinggi.'

5. Ukur Ruang Bateri Yang Tersedia

Kesesuaian mekanikal ialah bahagian teras reka bentuk bateri tersuai.

Sediakan lukisan, model 3D atau ukuran tepat bagi petak bateri, termasuk:

• Panjang maksimum;

• Lebar maksimum;

• Ketebalan maksimum;

• Ketinggian yang tersedia;

• Arah pemasangan;

• Titik pemasangan;

• Kaedah pengekalan;

• Kelegaan di sekeliling bateri;

• Ruang untuk papan perlindungan;

• Ruang untuk penyambung dan wayar;

• Penghalaan kabel;

• Akses untuk penggantian atau pemeriksaan.

Jangan ukur petak kosong sahaja. Reka bentuk juga harus mempertimbangkan:

• Penebat;

• Bahan pelindung;

• Ketinggian penyambung;

• Jejari lentur kabel;

• Toleransi pembuatan;

• Kelegaan perhimpunan;

• Pelesapan haba;

• Mampatan mekanikal;

• Kemungkinan variasi dimensi semasa pengeluaran.

Untuk produk padat, perbezaan dalam kedudukan penyambung atau arah alur keluar kabel boleh menghalang bateri daripada dipasang walaupun dimensi sel kelihatan betul.

milik ZERNE penyelesaian bateri litium tersuai boleh dinilai mengikut dimensi, kapasiti, sistem perlindungan, penyambung dan keadaan aplikasi yang diperlukan. Reka bentuk akhir masih perlu disahkan terhadap kepungan peranti sebenar.

6. Tentukan Bentuk dan Struktur Bateri

Bateri litium tersuai mungkin menggunakan format segi empat tepat standard, format nipis, reka bentuk melengkung atau bentuk lain yang sesuai dengan peralatan.

Spesifikasi harus mengenal pasti sama ada bateri memerlukan:

• Bentuk segi empat tepat standard;

• Struktur nipis dan rata;

• Bentuk melengkung atau berbentuk;

• Pek bateri berbilang sel;

• Sarung boleh tanggal;

• Kepungan yang tegar;

• Struktur pemasangan tersuai;

• Orientasi sel tertentu.

Pilihan hendaklah berdasarkan struktur peranti dan keperluan pengeluaran. Bentuk tersuai sepenuhnya boleh meningkatkan penggunaan ruang, tetapi ia juga boleh menjejaskan alat, pemasangan, pemeriksaan, pembungkusan dan ketekalan pengeluaran.

Untuk petak segi empat tepat biasa, struktur standard mungkin lebih praktikal. Untuk peranti yang tidak teratur atau sangat padat, bateri berbentuk atau nipis mungkin memberikan penyepaduan yang lebih baik.

Sebelum membuat komitmen kepada struktur tersuai sepenuhnya, pasukan OEM juga boleh membandingkan pertukaran antara a bateri litium tersuai dan pek bateri di luar rak.

Reka bentuk juga harus menentukan sama ada pek bateri memerlukan:

• Sambungan siri;

• Sambungan selari;

• Konfigurasi siri selari;

• Padanan sel;

• Papan perlindungan yang berasingan;

• BMS yang didayakan komunikasi.

7. Tentukan Penyambung dan Pendawaian

Penyambung adalah sebahagian daripada antara muka bateri dan harus disahkan sebelum pensampelan.

Menyediakan:

• Jenama atau siri penyambung, jika diperlukan;

• Bilangan pin;

• Orientasi penyambung;

• Lokasi penyambung;

• Panjang kabel;

• Tolok wayar;

• Arah keluar wayar;

• Kekutuban;

• Mengimbangi keperluan plumbum;

• Susunan plumbum pengecasan dan pelepasan.

Bateri mungkin mempunyai voltan dan kapasiti yang betul tetapi masih gagal penyepaduan peranti kerana penyambung tidak serasi dengan papan utama atau kerana kabel keluar dari sisi yang salah.

Penyambung hendaklah disemak bersama-sama dengan:

• Ruang yang tersedia;

• Arah sisipan;

• Kaedah mengunci;

• Keadaan getaran;

• Urutan pemasangan;

• Keperluan perkhidmatan;

• Arus yang diperlukan.

Untuk pertimbangan penyambung yang lebih terperinci, rujuk Penyambung bateri LiPo dan pilihan pendawaian tersuai.

8. Tentukan Keperluan PCM, BMS dan Pengesan Suhu

Sistem perlindungan harus dipilih mengikut seni bina bateri dan keperluan peranti.

Ringkas reka bentuk harus menjelaskan sama ada projek memerlukan:

• Perlindungan cas berlebihan;

• Perlindungan lebihan pelepasan;

• Perlindungan lebihan semasa;

• Perlindungan litar pintas;

• Pemantauan suhu;

• Pengimbangan sel;

• Maklumat negeri;

• Fungsi komunikasi;

• Kawalan pengecasan dan pelepasan;

• Antara muka bateri pintar.

Bateri sel tunggal mungkin menggunakan litar perlindungan dengan fungsi yang agak mudah. Pek bateri berbilang sel mungkin memerlukan BMS yang lebih maju untuk pemantauan sel, pengimbangan, rakaman kerosakan, komunikasi atau penyepaduan sistem.

Pembeli juga harus menerangkan peranan sistem perlindungan:

• Adakah pengecas dikawal oleh bateri?

• Adakah peranti memerlukan maklumat status bateri?

• Adakah NTC diperlukan?

• Adakah peranti berkomunikasi melalui SMBus, CAN, atau protokol lain?

• Adakah BMS perlu diletakkan di dalam atau di luar penutup bateri?

Untuk penjelasan umum tentang pemilihan sistem perlindungan, pautan ke PCM lwn. BMS untuk bateri LiPo.

9. Terangkan Persekitaran Operasi

Prestasi bateri dan keperluan reka bentuk boleh berubah dengan ketara dengan persekitaran operasi.

Spesifikasi hendaklah termasuk:

• Julat suhu operasi;

• Suhu penyimpanan;

• Suhu pengecasan;

• Kelembapan;

• Getaran;

• Kejutan;

• Pendedahan habuk atau air;

• Ketinggian;

• Penggunaan dalaman atau luaran;

• Jangka hayat perkhidmatan;

• Tempoh penyimpanan sebelum pemasangan.

Suhu amat penting kerana keadaan pengecasan dan nyahcas mungkin tidak sama. Bateri yang digunakan di luar rumah, di dalam peranti industri, atau berhampiran komponen penjana haba mungkin memerlukan penilaian haba tambahan.

Reka bentuk juga harus mengenal pasti sama ada petak bateri adalah:

• tertutup sepenuhnya;

• berventilasi;

• Berhampiran sumber haba;

• Terdedah kepada cahaya matahari langsung;

• Tertakluk kepada pergerakan mekanikal berulang.

Butiran ini harus dipertimbangkan sebelum memilih sel, sistem perlindungan, kepungan dan pelan ujian.

10. Sahkan Keperluan Pengecasan

Bateri tersuai hendaklah serasi dengan sistem pengecasan yang dimaksudkan.

Menyediakan:

• Jenis pengecas;

• Voltan keluaran pengecas;

• Arus pengecasan maksimum;

• Kaedah pengecasan;

• Keperluan pengecasan baki;

• Penyambung pengecasan;

• Had suhu pengecasan;

• Jangkaan masa pengecasan;

• Sama ada pengecasan berlaku di dalam peranti.

Pengilang bateri harus memahami cara pengecas, bateri, sistem perlindungan dan peranti berfungsi bersama. Spesifikasi bateri yang tidak termasuk pengecas mungkin tidak lengkap.

Pengecas tidak boleh dipilih hanya mengikut kapasiti bateri nominal. Ia juga harus sepadan dengan konfigurasi bateri, tetapan perlindungan, voltan pengecasan, had semasa dan keadaan aplikasi.

11. Sediakan Keperluan Pengujian dan Pengesahan

Sebelum pengeluaran besar-besaran, reka bentuk bateri hendaklah disahkan terhadap peranti.

Ringkas projek awal harus mengenal pasti skop pengesahan yang dijangkakan, seperti:

• Ujian kapasiti;

• Ujian caj dan pelepasan;

• Pengesahan masa jalan;

• Ujian puncak semasa;

• Pengukuran rintangan dalam;

• Pemantauan suhu;

• Pemeriksaan penyambung dan kabel;

• Kesesuaian mekanikal;

• Ujian getaran atau kesan;

• Mengecas dan menyahcas berulang;

• Ujian integrasi peringkat peranti.

Keadaan ujian hendaklah ditakrifkan sejelas mungkin. Keputusan kapasiti boleh berbeza-beza bergantung pada arus, suhu, voltan potong, kaedah pengecasan dan peralatan ujian.

Sampel hendaklah mewakili reka bentuk pengeluaran yang dimaksudkan. Jika sel, papan perlindungan, penyambung, wayar atau kepungan berubah selepas ujian, projek mungkin memerlukan semakan atau pengesahan semula tambahan.

Untuk paparan peringkat demi peringkat semakan keperluan, pembangunan prototaip, pengesahan, pengeluaran perintis dan pengeluaran besar-besaran, lihat Daripada Prototaip kepada Pengeluaran Besar-besaran: Peringkat Pembangunan Bateri Tersuai.

Artikel ini memberi tumpuan kepada maklumat yang diperlukan sebelum reka bentuk dan sebut harga. Kriteria penerimaan sampel terperinci hendaklah dikendalikan dalam panduan pengesahan sampel bateri yang berasingan.

12. Kenalpasti Keperluan Pematuhan dan Dokumentasi

Keperluan pematuhan bergantung pada pembinaan bateri, pasaran destinasi, kategori produk, kaedah pengangkutan dan keperluan pelanggan.

Sebelum sebut harga, kenal pasti sama ada projek mungkin memerlukan:

• Dokumentasi ujian UN 38.3;

• SDS atau MSDS;

• Spesifikasi produk;

• Label bateri;

• Dokumen pengangkutan;

• RoHS atau pengisytiharan material lain;

• Keperluan khusus pasaran;

• Rekod pemeriksaan khusus pelanggan.

Pembeli juga harus menjelaskan:

• Negara destinasi;

• Kaedah penghantaran;

• Pengelasan produk;

• Sama ada bateri dihantar dipasang dalam peralatan;

• Sama ada pelanggan memerlukan laporan ujian atau pengisytiharan;

• Sama ada dokumen mesti meliputi model bateri tertentu atau reka bentuk pengeluaran.

Pensijilan dan dokumentasi pengangkutan harus dikaji semula terhadap pembinaan bateri akhir. Dokumen untuk prototaip terdahulu mungkin tidak secara automatik mewakili reka bentuk pengeluaran kemudian.

13. Senarai Semak Spesifikasi Bateri OEM

Sebelum meminta sebut harga, sahkan perkara berikut.

Permohonan

• Nama peranti dan aplikasi;

• Mod pengendalian;

• Sasaran masa larian;

• Persekitaran operasi;

• Tahap pengeluaran yang dijangkakan.

Elektrik

• Voltan nominal;

• Voltan cas penuh;

• Kapasiti;

• Arus biasa;

• Arus puncak;

• Mengecas semasa;

• Keperluan pemotongan.

mekanikal

• Panjang maksimum;

• Lebar maksimum;

• Ketebalan maksimum;

• Had berat;

• Ruang penyambung;

• Kaedah pemasangan;

• Laluan kabel;

• Kelegaan kandang.

Perlindungan dan Antara Muka

• PCM atau BMS;

• NTC;

• Pengimbangan sel;

• Komunikasi;

• Penyambung;

• Panjang wayar;

• Kedudukan keluar wayar.

Pengeluaran dan Pematuhan

• Kuantiti prototaip;

• Anggaran jumlah pengeluaran;

• Keperluan ujian sampel;

• Pasaran sasaran;

• Keperluan dokumentasi;

• Keperluan pembungkusan dan penghantaran.

Sekiranya projek itu bergerak ke arah sebut harga, pemacu kos utama juga harus dikaji semula. Panduan berasingan mengenai kos pek bateri litium tersuai dan faktor harga OEM boleh membantu pasukan perolehan bersedia untuk perbincangan itu.

Soalan Lazim

Apakah langkah pertama dalam reka bentuk bateri tersuai?

Langkah pertama ialah untuk menentukan aplikasi peranti dan keperluan elektrik, mekanikal, alam sekitar dan pengeluarannya. Bateri hendaklah direka bentuk di sekeliling peralatan dan bukannya dipilih hanya mengikut voltan atau kapasiti.

Apakah maklumat yang perlu saya hantar kepada pengeluar bateri tersuai?

Hantar voltan bateri, kapasiti, permintaan semasa, dimensi, butiran penyambung, aplikasi, persekitaran pengendalian, kuantiti yang dijangkakan dan sebarang keperluan PCM/BMS, ujian atau pematuhan.

Bolehkah bateri litium tersuai dibuat mengikut saiz tertentu?

Dimensi bateri tersuai boleh dibangunkan mengikut struktur peranti dan ruang pemasangan yang tersedia. Saiz akhir mesti termasuk penebat, komponen perlindungan, penyambung, kabel, had terima dan pelepasan pemasangan.

Adakah saya perlu menyatakan BMS sebelum meminta sebut harga?

Anda harus menerangkan keperluan peranti dan perlindungan, tetapi anda mungkin tidak perlu memilih sendiri model BMS yang tepat. Pengilang boleh mengesyorkan PCM atau BMS yang sesuai selepas menyemak konfigurasi bateri, semasa, kaedah pengecasan, keperluan komunikasi dan keadaan operasi.

Mengapa butiran penyambung penting?

Penyambung menjejaskan keserasian elektrik, pemasangan, penghalaan kabel, ruang yang tersedia dan kebolehservisan. Jenis penyambung, kekutuban, kedudukan, panjang kabel, dan arah keluar wayar hendaklah disahkan sebelum pensampelan.

Apakah yang perlu diuji sebelum pengeluaran besar-besaran?

Sampel mungkin memerlukan kapasiti, cas dan nyahcas, masa jalan, arus, suhu, pemasangan mekanikal, penyambung dan ujian penyepaduan peranti. Pelan pengesahan akhir harus sepadan dengan aplikasi dan spesifikasi yang dipersetujui.

Kesimpulan

Spesifikasi lengkap adalah asas kepada projek bateri litium tersuai yang berjaya.

Sebelum meminta sebut harga atau sampel, pembeli OEM harus menentukan aplikasi, voltan, kapasiti, permintaan semasa, dimensi, struktur bateri, penyambung, sistem perlindungan, kaedah pengecasan, persekitaran operasi, keperluan ujian, jangkaan pengeluaran dan dokumen pematuhan.

Tujuan senarai semak reka bentuk bateri tersuai bukanlah untuk memaksa pembeli membuat setiap keputusan teknikal sahaja. Ia adalah untuk memberi pengeluar bateri maklumat yang boleh dipercayai yang mencukupi untuk menilai kebolehlaksanaan, mengenal pasti risiko, mengesyorkan reka bentuk yang sesuai dan menyediakan sebut harga yang lebih tepat.

Untuk projek bateri litium tersuai, kongsi aplikasi peranti anda, kapasiti sasaran, voltan, ruang bateri yang tersedia, permintaan semasa, keperluan penyambung, kuantiti yang dijangkakan dan keperluan ujian dengan pasukan kejuruteraan bateri tersuai ZERNE. Pasukan itu boleh menyemak spesifikasi awal dan membantu membangunkan penyelesaian bateri yang sesuai untuk pensampelan dan pengeluaran.