Kan een LiPo-batterij draadloos worden opgeladen? Wat OEM-ontwerpers moeten specificeren

Een oplaaddock kan een blootliggende voedingsconnector van een compact product verwijderen. Het plaatsen van een LiPo-batterij in dat product maakt het echter niet draadloos oplaadbaar.

Draadloos opladen voegt een ontvanger, magnetische componenten en besturingsvereisten toe aan het apparaat. Deze toevoegingen concurreren met de batterij om ruimte en creëren een nieuwe thermische ontwerptaak.

Voor slanke producten, dunne lithium-polymeerbatterijen kunnen helpen bij het matchen van het beschikbare batterijomhulsel. De volledige laadeenheid heeft nog steeds zijn eigen ruimte en validatie nodig.

In deze handleiding wordt uitgelegd wat OEM-ontwerpers moeten specificeren tussen het draadloze voedingssysteem en de batterij.

Snel antwoord: kan een LiPo-batterij draadloos worden opgeladen?

Ja. Een LiPo-batterij kan worden opgeladen via een geschikt ontworpen draadloos oplaadsysteem. De cel zelf ontvangt en regelt geen draadloze stroom.

Bij een typisch inductief ontwerp draagt ​​een zender energie over naar een ontvangerspoel. Ontvangerelektronica zet die energie om in een bruikbare elektrische voeding. Het batterijlaadbeheer regelt vervolgens het opladen volgens de geselecteerde celspecificatie.

Sommige IC's combineren de ontvanger en de batterijlader. Anderen bieden een voedingsuitgang voor een afzonderlijke oplader. Noch een kale spoel, noch een voedingsuitgang die alleen door de ontvanger wordt geleverd, mag als batterijlader worden behandeld.

Afzonderlijke draadloze stroomoverdracht vanaf het opladen van de batterij

De term 'batterij voor draadloos opladen' kan verschillende functies verbergen. Definieer ze individueel voordat u de batterij selecteert of een ontvangermodule goedkeurt.

Eén fysieke component kan meerdere functies vervullen. Integratie neemt niet de noodzaak weg om te identificeren wie elke limiet beheert.

De BQ51050B-familie van TI combineert bijvoorbeeld draadloze ontvangst en opladen met Li-ion/Li-polymeer. TI's TIDA-00318 referentieontwerp combineert in plaats daarvan een draadloze ontvanger met een afzonderlijke eencellige oplader. Deze illustreren verschillende architecturen, geen universele componentaanbevelingen.

Een basisbeveiligingscircuit is ook geen vervanging voor de normale laadregeling. De beschermende uitschakeling mag niet de routinemethode worden om elke lading te beëindigen.

Specificeer de beoogde dock- en oplaadopstelling

Begin met hoe gebruikers het product zullen neerzetten, en niet alleen met het gewenste oplaadvermogen.

Bepaal of het product moet werken met een speciale houder, geselecteerde oplaadpads of een bredere interoperabiliteitsdoelstelling. 'Draadloos' betekent niet dat elke pad elke ontvanger zal opladen. Verschillende technologieën en implementaties bedienen verschillende producten.

Noteer de beoogde zender, de ingangstoevoer en de revisie van het ontvangerontwerp. Documenteer vervolgens de gebruikersplaatsingsenvelop:

• De beoogde rustpositie en oriëntatie.

• Aanvaardbare zijwaartse beweging en rotatie.

• De kastwand en eventuele goedgekeurde afdekking tussen de spoelen.

• Hoe het dock het apparaat vasthoudt of geleidt.

• De indicatie voor correcte plaatsing, opladen en laadstoring.

Een nauwsluitende wieg kan de positionering voorspelbaar maken. Het kan ook een meer bewust mechanisch ontwerp vereisen. Een platte pad kan verschillende plaatsingsvrijheid bieden, maar het bruikbare oplaadgebied moet door middel van testen worden vastgesteld.

Vermijd advertentiecompatibiliteit na één succesvolle bench-demonstratie. Valideer het eindproduct met de beoogde zenderset.

Zorg ervoor dat de ontvangeruitgang overeenkomt met de batterijlader

Ontvangeruitgang en instellingen voor het opladen van de batterij zijn verschillende specificaties.

Voor een ontvanger met een afzonderlijke oplader moet het elektronicateam de invoervereisten van de oplader bevestigen voor de verwachte ontvangeromstandigheden. Controleer het opstarten, normale werking, verminderd beschikbaar vermogen en onderbroken ontvangst.

Controleer bij een geïntegreerde ontvanger-oplader de exacte apparaatvariant en het oplaadgedrag ervan. Soortgelijke onderdeelnamen geven geen identieke instellingen voor de batterijspanning weer.

De batterijleverancier moet de goedgekeurde oplaadlimieten van de geselecteerde cel opgeven. Het label 'LiPo' alleen definieert ze niet. Een nominale accuspanning is niet de laadregelspanning.

De gedetailleerde De integratievereisten voor de hostlader moeten betrekking hebben op spanning, stroom, temperatuurfeedback en beschermingscoördinatie. Door draadloze ontvangst toe te voegen, verandert de ingangsbron; het verwijdert deze vereisten aan de batterijzijde niet.

Deze gids richt zich op compacte eencellige producten. Een pakket met meerdere cellen heeft een oplaadarchitectuur nodig die past bij de configuratie ervan, in plaats van een veronderstelde uitbreiding van een ontvangercircuit met één cel.

Zet het wattage van het dockingstation niet rechtstreeks om in batterijstroom

Het vermogen van een zender bepaalt niet de stroom die de cel binnenkomt. Bevestig waar elk vermogensgetal wordt gemeten.

Nuttige meetpunten zijn onder meer de zenderingang, de DC-uitgang van de ontvanger, de systeemvoeding en de accuklemmen. Registreer ze afzonderlijk in plaats van één enkele efficiëntie-aanname toe te passen op het volledige apparaat.

Het beschikbare laadvermogen van de batterij is ook afhankelijk van de hostbelasting en de laadarchitectuur. Een beeldscherm, radio of sensor die op het dock werkt, kan een deel van de binnenkomende stroom verbruiken. Thermische controle kan het opladen verder verminderen.

Vraag voor een voorgesteld ontwerp:

• Welke accustroom is er nodig tijdens de hoofdlaadfase?

• Kan de ontvanger de oplader en het actieve apparaat samen ondersteunen?

• Wat gebeurt er als de beschikbare draadloze stroom uitvalt?

• Vult de batterij de systeembelasting aan onder de bedoelde omstandigheden?

• Hoe worden de oplaadtijd en voltooiing van het opladen gemeten?

Behandel een aangevraagde oplaadtijd als een systeemdoel om te valideren. Bereken geen gegarandeerd resultaat door de batterijcapaciteit te delen door de geadverteerde uitgangsstroom van een dock.

Reserveer ruimte voor de complete oplaadconstructie

Een dunne cel is slechts een deel van de mechanische stapel.

Omvat de ontvangstspoel, de gespecificeerde afscherming, lijmlagen, PCB-componenten, isolatie en kabelgeleiding. Houd ook rekening met de toleranties voor het afgewerkte pakket en de goedgekeurde maattoleranties gedurende de levensduur van de batterij.

De spoelafstand en materialen in de buurt kunnen de krachtoverdracht beïnvloeden. Daarom levert een prototype dat een blootliggende spoel gebruikt geen prestaties op achter de productiebehuizing.

Controleer de geïnstalleerde constructie in plaats van willekeurige speling rond de nominale celafmetingen toe te voegen. De De ontwerpvereisten van het LiPo-batterijcompartiment helpen bij het definiëren van de retentie, drukbescherming en batterijruimte binnen die assemblage.

Knijp niet in het zakje om ruimte vrij te maken die verloren is gegaan door een spoel of PCB. Los het dimensionale conflict op via de behuizing, de batterijselectie of de oplaadindeling.

Beschouw afscherming als een gespecificeerde magnetische component, niet als een algemene isolatieplaat. Het materiaal, de positie en de constructie horen thuis in de goedgekeurde draadloze montage.

Bekijk de warmte bij de batterij, niet alleen bij de ontvanger

Draadloze stroomoverdracht brengt verliezen met zich mee, naast de verliezen elders in het product. De constructie, lay-out, afscherming en nabijgelegen metaal van de spoel kunnen de verwarming beïnvloeden.

De interne thermische beveiliging van een IC bepaalt niet de batterijtemperatuur. Op dezelfde manier bewijst een koele buitenhoes niet dat een gesloten cel binnen de goedgekeurde oplaadcondities blijft.

Plan temperatuurmetingen op relevante locaties:

• Batterijoppervlak en gespecificeerde batterijsensor.

• Ontvangerspoelsamenstel.

• Ontvanger en oplaadelektronica.

• Nabijgelegen warmteproducerende apparaatonderdelen.

• Toegankelijke behuizingsoppervlakken waar relevant voor het product.

Registreer bij elk resultaat de omgevingstemperatuur, batterijstatus, apparaatmodus en uitlijning. Gebruik limieten die geschikt zijn voor de geselecteerde batterij en het eindproduct in plaats van één universele temperatuurdrempel.

De batterij-NTC-interface heeft een gedefinieerde lezer en respons nodig. Bevestig de elektrische specificaties, plaatsing en foutafhandeling met het ontwerp van de lader. Een thermistor alleen kan het opladen niet onderbreken.

Als de thermische beperking herhaaldelijk het oplaaddoel verhindert, bekijk dan de volledige lay-out en bedieningsmodus opnieuw. Het vergroten van de batterijcapaciteit zal op zichzelf onvoldoende laadvermogen of een slecht warmtebeheer niet oplossen.

Valideer uitlijning, onderbrekingen en laadstatus

Een gecentreerd monster laden bij kamertemperatuur is een nuttig uitgangspunt. Het is geen volledige releasetest.

De volgende matrix is ​​een praktisch OEM-planningshulpmiddel. Exacte voorwaarden en limieten moeten voortkomen uit het geselecteerde laadsysteem en de productvereisten.

Controleer de oplaadindicator aan de hand van het gemeten batterijgedrag. Het ontvangen van stroom, het opladen van de batterij en het bereiken van volledige lading zijn afzonderlijke toestanden. Firmware mag ze niet als uitwisselbaar presenteren.

Waar het apparaat werkt tijdens het opladen, test die modus expliciet. Neem eventuele werklastbeperkingen op in de productspecificatie in plaats van deze als informele technische veronderstelling te laten gelden.

Houd controles op de naleving van buitenlandse voorwerpen en producten gescheiden

Metalen voorwerpen in het transfergebied kunnen energie en warmte absorberen. Detectie van vreemde voorwerpen pakt dit risico aan binnen het geselecteerde draadloze oplaadsysteem. Het vervangt de bewaking van de batterijtemperatuur niet.

Gebruik het goedgekeurde validatieproces en geschikte laboratoriumcontroles van de leverancier van de draadloze oplossing. Schakel de beveiligingsfuncties niet uit om een ​​productieproduct succesvol te laten opladen. Improviseer tests niet door los metaal op een onder spanning staande oplaadeenheid te plaatsen.

Voor een product dat Qi gebruikt, leidt de selectie van componenten alleen niet tot de certificering van het eindproduct. Het Wireless Power Consortium onderscheidt componenten van volledig functionele zenders en ontvangers. Voor het integreren van een ontvangermodule is nog steeds de toepasselijke evaluatie op productniveau vereist.

Bewaar draadloze interoperabiliteit, batterijveiligheid en transportdocumentatie als afzonderlijke beoordelingsitems. Bewijs voor de een mag niet worden gepresenteerd als bewijs voor de ander.

Op dezelfde manier kan het verwijderen van een oplaadpoort een behuizingsstrategie ondersteunen, maar levert dit geen waterbestendigheidsclassificatie op. Die claim hangt af van de voltooide constructie en de relevante tests ervan.

Bereid een specificatie voor gedeelde batterij en draadloos opladen voor

Voordat u batterijmonsters aanvraagt, moet u de batterijleverancier voldoende informatie sturen om de daadwerkelijke interface te beoordelen:

• Producttoepassing en beoogde gekoppelde bedrijfsmodus.

• Celconfiguratie, spanningsvereisten en capaciteitsdoel.

• Goedgekeurde vereisten voor laadspanning en laadstroom.

• Normale, piek- en standby-afvoervraag.

• Maximale afmetingen van de afgewerkte batterij en beschikbare montageruimte.

• Locaties van spoel en ontvanger ten opzichte van de batterij.

• Pin-out van de connector, kabellengte en draaduitgangsrichting.

• PCM- of BMS-vereisten en de temperatuursensorinterface.

• Beoogde oplaadomgeving en gemeten prototypetemperaturen, indien beschikbaar.

• Vereisten voor monstervalidatie, hoeveelheid en projectfase.

Geef het draadloze elektronicateam dezelfde batterijtekening en specificatierevisie. De twee leveranciers mogen niet werken vanuit verschillende aannames over de cel, temperatuursensor of beschikbare ruimte.

Maak overeenstemming over de acceptatiegegevens van de batterijen vóór de bemonstering. A De checklist voor het testen van accu's helpt bij het organiseren van capaciteits-, ontladings-, beschermings- en temperatuurresultaten naast de afzonderlijke validatiegegevens van het draadloze systeem.

ZERNE ondersteunt batterijaanpassing rond afmetingen, capaciteit, bescherming, NTC-vereisten, connectoren en kabels. De ontwikkeling van draadloze zenders, ontvangers en spoelen moet een afzonderlijk overeengekomen toepassingsgebied hebben; ga er niet vanuit dat deze functies bij een aangepaste cel of pakket zijn inbegrepen.

Bevries de gevalideerde spoel-, afschermings-, behuizing-, batterij- en firmwarerevisies samen. Beoordeel relevante tests opnieuw na veranderingen die de pasvorm, krachtoverdracht, detectie of verwarming kunnen beïnvloeden.

Veelgestelde vragen

Heeft draadloos opladen van de LiPo-batterij een speciale cel nodig?

De cel heeft geen intrinsieke draadloze ontvangstfunctie nodig. Er zijn goedgekeurde laadspecificaties nodig die het systeem volgt. Het batterijformaat, de temperatuurdetectie en de bescherming moeten ook geschikt zijn voor het voltooide apparaat.

Kan ik een draadloze ontvanger rechtstreeks op een LiPo-batterij aansluiten?

Niet als het alleen een ontvanger voor voeding is. De batterijlaadcontrole moet aanwezig zijn en correct geconfigureerd zijn. Sommige ontvangers integreren die bediening; verifieer de exacte circuit- en celvereisten voordat u een architectuur selecteert.

Is elk draadloos oplaadsysteem voor LiPo-batterijen compatibel met een telefoonoplaadpad?

Nee. Compatibiliteit is afhankelijk van de zender, ontvanger, technologie en het geassembleerde product. Een eigen dock of ontvanger voor een klein apparaat mag niet als compatibel worden beschouwd met een willekeurig telefoontoetsenbord.

Duurt draadloos opladen van LiPo-batterijen altijd langer dan bekabeld opladen?

Er is geen universele vergelijking van toepassing. De oplaadtijd is afhankelijk van het geleverde vermogen, de oplaadlimieten van de batterij, de apparaatbelasting, de temperatuur en het einde van het opladen. Vergelijk volledige gemeten laadprofielen onder gedefinieerde omstandigheden.

Kan de ontvangerspoel naast of achter de batterij worden geplaatst?

De locatie heeft magnetische, thermische en mechanische beoordeling nodig. Valideer de geselecteerde spoel-, afschermings- en batterijopstelling in de productie-intentiebehuizing. Een succesvolle openbordtest keurt niet elke gestapelde lay-out goed.

Wat moeten OEM-kopers specificeren voor een draadloos opgeladen LiPo-product?

Specificeer het beoogde dock, de batterijlimieten, het oplaaddoel, de apparaatbelasting, de beschikbare batterijruimte, de spoelopstelling, temperatuurfeedback en validatievoorwaarden. Wijs de verantwoordelijkheid voor batterijontwerp en draadloze elektronica afzonderlijk toe.

Conclusie

Een LiPo-batterij kan draadloos worden opgeladen als het volledige product compatibele draadloze ontvangst en passende batterijladingscontrole biedt. De technische beslissing gaat verder dan het kiezen van een cel of het toevoegen van een spoel.

OEM-teams moeten de verantwoordelijkheden van de subsystemen definiëren, het volledige installatiebereik behouden en het opladen verifiëren onder realistische uitlijnings-, belasting- en temperatuuromstandigheden. Keur de batterij- en draadloze montage samen goed met behulp van gecontroleerde ontwerpherzieningen.

Vraag een batterijspecificatiebeoordeling aan

Een compact product ontwikkelen met draadloos opladen? Deel het batterijbereik, de oplaadlimieten, het belastingsprofiel, de connector, de NTC-vereisten en de voorgestelde spoelindeling met ZERNE. Vraag aangepaste LiPo-batterijondersteuning aan om de batterijselectie en pack-interfaces te bekijken naast uw host-oplaadontwerp.