Designul compartimentului bateriei LiPo: spațiu liber, căldură, compresie și umflare

Un compartiment pentru baterii LiPo ar trebui să facă mai mult decât să țină o baterie pe loc. Trebuie să se adapteze toleranțelor de fabricație, să protejeze punga de presiunea concentrată, să controleze mișcarea, să gestioneze căldura, să păstreze zonele de etanșare și cabluri și să lase suficient spațiu pentru modificarea dimensională așteptată pe toată durata de viață a produsului.

Dimensiunea corectă a compartimentului nu poate fi determinată prin adăugarea unui joc arbitrar la o grosime nominală a celulei. Proiectanții de produse trebuie să evalueze întregul pachet de baterii, spațiul minim disponibil în carcasă, comportamentul materialelor de montare, temperatura de funcționare și starea așteptată a bateriei după îmbătrânire.

Un design fiabil urmează în mod normal patru principii:

• Măriți compartimentul în jurul dimensiunilor maxime ale pachetului finit, nu în jurul dimensiunilor nominale ale celulei pungii.

• Preveniți presiunea locală de la nervuri, șuruburi, margini PCB, conectori și componente dure.

• Utilizați retenția controlată fără a presupune că fiecare celulă din pungă necesită aceeași compresie.

• Definiți alocația de umflare din datele furnizorului și validarea la nivel de dispozitiv, mai degrabă decât un procent universal sau o valoare milimetrică.

Acest ghid explică cum să aplicați aceste principii atunci când proiectați un compartiment pentru baterii LiPo pentru un dispozitiv electronic compact.

De ce contează designul compartimentului bateriei

Celulele din pungă LiPo ajută designerii de produse să utilizeze eficient spațiile interne subțiri, ușoare și neregulate. Cu toate acestea, punga oferă mai puțină protecție structurală decât o celulă rigidă cilindrică sau cu carcasă metalică.

Prin urmare, carcasa devine parte a sistemului de integrare a bateriei.

Un compartiment nepotrivit poate crea probleme precum:

• Deteriorarea pungii în timpul asamblarii

• Presiunea de la nervurile carcasei sau boturile șuruburilor

• Ciupirea cablului

• Interferența conectorului

• Mișcarea bateriei în timpul căderilor sau vibrațiilor

• Temperatura excesivă în interiorul unui produs sigilat

• Deformarea capacului după îmbătrânirea bateriei

• Stres pe afișaj, PCB sau carcasă

• Dificultate la scoaterea bateriei în timpul întreținerii

• Variație între prototip și potrivire de producție

O baterie care se potrivește într-o carcasă prototip nu este neapărat pregătită pentru producție. Designul trebuie să țină cont de cea mai mare baterie permisă, cel mai mic compartiment permis și variația de spumă, adeziv, etichete, izolație și poziție de asamblare.

Începeți cu plicul bateriei terminat

Numărul modelului bateriei descrie adesea grosimea, lățimea și lungimea aproximativă a celulei pungii. Nu descrie neapărat ansamblul complet instalat în produs.

O baterie LiPo finită poate include, de asemenea:

• Modul circuit de protecție

• MOSFET-uri și alte componente electronice

• File de nichel

• Banda izolatoare

• Ambalare exterioară

• Adeziv

• Eticheta

• Firele

• Conector

• termistor NTC

• Conduceri de comunicare

• Zone pliate de etanșare sau file

Aceste componente pot crea proiecții în afara corpului celular principal. Zona PCM poate fi mai groasă decât zona celulei active, în timp ce conectorul și cablul pot necesita spațiu suplimentar de rutare.

Când dimensiunile compacte sunt o prioritate, cele ZENE Opțiunile de baterie subțire cu polimer de litiu pot fi evaluate în funcție de spațiul disponibil, ținta de capacitate, poziția conectorului și cerințele de protecție. Selectarea unei celule mai subțiri, totuși, nu înlătură nevoia de toleranță și alocație de îmbătrânire.

Calculați clearance-ul cu o stivă de toleranță

Spațiul liber al compartimentului bateriei ar trebui calculat pe baza dimensiunilor din cel mai rău caz, mai degrabă decât a valorilor CAD nominale.

Un calcul simplificat al direcției grosimii poate fi exprimat astfel:

Marja de proiectare rămasă = adâncimea minimă a compartimentului − grosimea maximă a pachetului finit − grosimea izolației și a barierei − spațiul de asamblare − alocația pentru modificarea dimensională planificată

Dacă se utilizează spumă sau alt material de reținere compresibil, trebuie incluse și grosimea instalată și intervalul de compresie.

Același principiu se aplică la lățime și lungime:

Distanță laterală minimă = dimensiunea minimă disponibilă a carcasei − dimensiunea maximă a bateriei − asamblarea necesară și permisiunea de mișcare

Rezultatul ar trebui să rămână acceptabil sub cea mai proastă combinație permisă de:

• Toleranță la grosimea bateriei

• Toleranță de turnare a carcasei

• Toleranță la grosimea spumei

• Grosimea adezivului

• Grosimea etichetei și izolației

• Poziția PCB

• Poziția șurubului

• Offset de asamblare

• Schimbarea materialului legată de temperatură

• Modificare dimensională așteptată a bateriei

Nu presupuneți că fiecare condiție maximă și minimă este la fel de probabilă. O analiză formală a toleranței poate utiliza stivuirea în cel mai rău caz, analiza statistică sau ambele, în funcție de riscul produsului și de volumul producției. Metoda selectată trebuie documentată.

Împărțiți compartimentul în zone funcționale

O singură valoare de degajare nu descrie în mod adecvat întregul spațiu al bateriei. Zone diferite au nevoie de tratament diferit.

Desenul bateriei trebuie să identifice corpul principal al celulei, marginile de etanșare, PCM, ieșirea cablului, conectorul și orice zone cu presiune restricționată. Tratarea pachetului ca pe un simplu bloc dreptunghiular poate ascunde puncte importante de interferență.

Protejați punga de presiunea locală

O pungă LiPo nu trebuie să se sprijine pe margini ascuțite, elemente de fixare expuse, suprafețe aspre sau proeminențe mici și dure.

Punctele de presiune potențiale includ:

• Vârfuri de șuruburi

• Șefi de șuruburi

• Coaste turnate prin injecție

• Colțuri PCB

• Cablurile componente

• Carcase conector

• Margini din tablă

• Spumă nealiniată

• margele adezive

• Clipuri de incintă

• Resturi rămase în timpul asamblarii

Presiunea locală este mai îngrijorătoare decât contactul larg, distribuit uniform, deoarece forța este concentrată pe o zonă mică.

Utilizați zonele de reținere

Definiți zonele de reținere în jurul:

• Perimetrul pungii

• Margini de etanșare

• File pliate

• Tranziție de la celulă la PCM

• componente PCM

• Îmbinări de lipire a cablurilor

• Puncte de ieșire a firului

O nervură care pare departe de bateria nominală poate intra în contact cu un pachet de dimensiuni maxime sau cu o unitate de producție ușor nealiniată. Prin urmare, zonele de blocare ar trebui să includă toleranța bateriei și toleranța poziției de asamblare.

Examinați carcasa închisă

Multe probleme de interferență apar numai după ce dispozitivul este complet asamblat.

În timpul verificării proiectării, confirmați că:

• Capacul se închide fără a forța bateria în jos.

• Elementele de fixare nu creează presiune asupra celulei.

• Bateria nu poate fi prinsă între două suprafețe nepotrivite ale carcasei.

• Un PCB sau un afișaj nu utilizează bateria ca suport structural.

• Cablul nu trece între baterie și o margine dură.

• Spuma rămâne în poziția dorită după închidere.

• Adezivul nu se adună într-o creastă locală dură.

• Sarcinile de cădere sau vibrații nu pot conduce bateria într-o caracteristică ascuțită.

Carcasele secționate, filmele sensibile la presiune, prototipurile transparente, scanarea dimensională și inspecțiile controlate de demontare pot ajuta la dezvăluirea punctelor de contact ascunse.

Proiectați mediul termic în jurul dispozitivului real

Căldura bateriei nu vine doar din celulă. Calea completă a curentului poate genera căldură în timpul încărcării, descărcării, pornirii sau în timpul sarcinilor de vârf repetate.

Sursele posibile de căldură includ:

• Rezistența internă a celulei

• MOSFET-uri PCM sau BMS

• Siguranțele și componentele curentului

• Conexiuni de nichel

• Firele

• Borne conector

• Electronica încărcător

• Convertoare de tensiune

• Procesoare

• Afișări

• Motoare

• Transmițătoare fără fir

O carcasă etanșă poate reține căldura care s-ar disipa în timpul unui test pe banc deschis. Prin urmare, bateria trebuie testată în carcasa destinată producției cu electronica finală, spumă, adeziv, sistemul de încărcare și profilul de funcționare.

Evitați utilizarea bateriei ca radiator

Plasarea bateriei direct pe un procesor, convertor de putere, circuit integrat al încărcătorului, iluminare de fundal a afișajului sau motor poate transfera căldura generată de dispozitiv în celulă.

Acolo unde este practic:

• Separați bateria de componentele majore generatoare de căldură.

• Furnizați o cale termică definită de la electronicele fierbinți la carcasă.

• Evitați trecerea căldurii prin pungă.

• Folosiți bariere termice numai după verificarea efectului acestora asupra temperaturii totale a incintei.

• Țineți zona PCM departe de alte surse de căldură concentrată.

• Evaluați încărcarea în timp ce dispozitivul funcționează dacă produsul o acceptă.

Adăugarea de izolație în jurul bateriei poate reduce transferul direct de căldură de la o componentă din apropiere, dar poate, de asemenea, să rețină căldura generată de baterie în sine. Prin urmare, proiectarea termică ar trebui evaluată ca un sistem complet.

Testați cele mai grave condiții relevante

Testarea termică ar trebui să acopere condițiile care pot produce în mod rezonabil cea mai ridicată temperatură a bateriei sau a componentelor, cum ar fi:

• Sarcina continuă maximă prevăzută

• Repetarea operațiunii cu curent de vârf

• Încărcarea la curentul maxim admis

• Se încarcă în timp ce dispozitivul este activ

• Temperatura ambientală ridicată

• Lumina directă a soarelui sau o sursă de căldură externă, după caz

• Ventilatie minima

• Starea de încărcare scăzută a bateriei la sarcină grea

• Caracteristicile electrice ale bateriei vechi

• Spumă sau izolație de grosime maximă

• Materiale de incintă destinate producției

Măsurați mai mult decât temperatura exterioară a carcasei. În funcție de design, punctele de măsurare relevante pot include fața celulei, PCM, conector, fire, circuit de încărcare, PCB din apropiere și suprafață de contact cu utilizatorul.

Poziția de detectare a temperaturii în mod intenționat

Dacă bateria folosește un termistor NTC, poziția sa ar trebui să reprezinte temperatura pe care trebuie să o controleze sistemul de încărcare sau de protecție.

Verifica:

• Specificația NTC și curba de rezistență

• Locația senzorului

• Contact termic

• Pinout conector

• Interpretarea dispozitivului

• Limite de încărcare și descărcare

• Răspuns la un senzor deschis sau scurtcircuitat

• Întârziere de temperatură între celulă și senzor

Un NTC oferă un semnal de temperatură. Încărcătorul, dispozitivul, PCM sau BMS trebuie să interpreteze acel semnal și să ia măsurile necesare.

Retenția nu este aceeași cu compresia

Bateria trebuie împiedicată să se miște excesiv, dar menținerea ei în loc nu necesită automat o compresie rigidă.

Designerii ar trebui să distingă între:

• Spațiu liber: spațiu neocupat necesar pentru toleranță, asamblare sau modificare dimensională

• Retenție: caracteristici care limitează mișcarea bateriei în timpul utilizării normale, vibrațiilor sau evenimentelor de cădere

• Preîncărcare: o forță inițială controlată aplicată de spumă sau alt material compatibil

• Compresie: forță aplicată suprafețelor celulei de către structura instalată

Aceste condiții se pot suprapune, dar nu sunt interschimbabile.

Când păstrarea conformă poate ajuta

O spumă sau elastomer adecvat poate:

• Preluați variația de producție

• Reduceți mișcarea bateriei

• Distribuiți contactul pe o zonă largă

• Protejați punga de suprafețele dure din apropiere

• Absorbiți șocurile mecanice limitate

• Acceptați unele schimbări dimensionale

Cu toate acestea, spuma nu trebuie selectată numai după grosime. Comportamentul său de forță-deviere contează.

O spumă groasă și rigidă poate aplica o forță excesivă atunci când este instalată într-un spațiu mic. O spumă foarte moale poate necesita un set de compresie permanent și nu mai reține bateria după îmbătrânire.

Evalua:

• Grosimea nominală a spumei

• Toleranta la grosime

• Interval de compresie

• Forța la golurile instalate minime și maxime

• Set de compresie

• Dependență de temperatură

• Comportamentul de îmbătrânire

• Cerințe de inflamabilitate

• Compatibilitate chimică

• Comportament adeziv

• Menținerea poziției în timpul asamblarii

Condiția de forță maximă poate apărea cu cea mai groasă baterie, cea mai groasă spumă și cel mai mic compartiment. Condiția de reținere minimă poate apărea cu cea mai subțire baterie, cea mai subțire spumă, cel mai mare compartiment și spumă învechită.

Ambele condiții trebuie verificate.

Evitați compresia locală sau necontrolată

Modelele de compresie slabe includ:

• O coastă îngustă apăsând în centrul pungii

• Un șurub care contactează o față a celulei

• O componentă PCB dură care presează prin spumă subțire

• Un mic tampon de spumă care produce o sarcină concentrată

• Un capac de incintă care se îndoaie pe celulă după fixare

• Adeziv aplicat neuniform sub baterie

• Un conector prins între celulă și carcasă

• Spuma care acoperă doar o parte a direcției de umflare

Dacă un furnizor de celule specifică un interval de compresie controlat, carcasa și sistemul de reținere ar trebui proiectate și validate în conformitate cu această cerință. Valorile de compresie dintr-o celulă, chimie, dimensiune sau aplicație diferită nu trebuie copiate automat.

Oferiți o indemnizație de umflare justificată

„Alocația de umflare” nu înseamnă că o baterie vizibil defectă ar trebui să rămână în funcțiune. Înseamnă că compartimentul este proiectat în funcție de comportamentul dimensional așteptat pe durata de viață aprobată, evitând în același timp presiunea dăunătoare asupra bateriei și a componentelor adiacente.

Grosimea celulei pungii se poate modifica din cauza mai multor mecanisme:

• Modificări reversibile în timpul încărcării și descărcării

• Expansiunea legată de temperatură

• Creștere treptată a grosimii legată de îmbătrânire

• Generarea de gaz asociată cu degradare sau condiții anormale

Aceste mecanisme nu trebuie tratate ca o condiție identică.

O modificare mică, așteptată, a grosimii în limitele validate este diferită de umflarea anormală însoțită de creștere rapidă, căldură neobișnuită, miros, scurgere, deformare a carcasei sau pierdere de performanță. Un produs trebuie să aibă criterii de inspecție și service definite pentru condiții anormale ale bateriei.

Nu utilizați un procent universal de umflare

Alocația necesară depinde de factori precum:

• Chimia celulară

• Design electrod

• Grosimea nominală

• Tensiune maximă de încărcare

• Intervalul stării de încărcare

• Curent de încărcare și descărcare

• Temperatura de functionare

• Temperatura de depozitare

• Timp petrecut la starea de încărcare ridicată

• Țintă de ciclu de viață

• Calendar-ținta de viață

• Compresie aplicată

• Variație de fabricație a celulelor

• Criterii de sfârșit de viață

Furnizorul de baterii trebuie să furnizeze limitele dimensionale aplicabile sau datele de testare pentru celula și condițiile de utilizare propuse. Dacă furnizorul nu poate furniza suficiente informații, echipa de proiectare ar trebui să stabilească alocația prin îmbătrânire controlată și validare la nivel de dispozitiv.

Gândiți-vă la ce ar putea apăsa bateria

Dacă grosimea crește, identificați ce componentă primește sarcina.

Consecințele posibile includ:

• Ridicare display

• Deformarea capacului

• îndoire PCB

• Deplasarea conectorului

• Separarea adezivilor

• Pierderea etanșării mediului

• Presiune crescută asupra pungii

• Dificultate la deschiderea incintei

• Deteriorări în timpul demontării bateriei

Compartimentul nu trebuie să transfere expansiunea bateriei direct pe un afișaj fragil, o caracteristică PCB ascuțită sau un dispozitiv de fixare rigid.

Acolo unde este cazul, utilizați materiale conforme și o direcție de expansiune definită. Asigurați-vă că perimetrul pungii și zonele de etanșare rămân protejate pe măsură ce dimensiunile se modifică.

Luați în considerare adeziv, spumă și izolație

Materialele de montare afectează atât designul mecanic, cât și cel termic.

Adeziv

Adezivul poate împiedica mișcarea, dar poate și:

• Adăugați o grosime neplanificată

• Creați o suprafață de sprijin neuniformă

• Îngreunează eliminarea serviciului

• Deteriorați punga în timpul scoaterii

• Pierde puterea la temperaturi ridicate

• Flux sub sarcină pe termen lung

• Blocați calea termică dorită

Dacă bateria poate fi reparată, includeți o metodă de îndepărtare controlată, cum ar fi o clapă accesibilă sau o altă funcție de eliberare aprobată. Forța și direcția de îndepărtare nu trebuie să plieze, să găsească sau să îndoaie brusc punga.

Spumă

Spuma trebuie să asigure un contact larg, previzibil. Tampoanele mici pot crea sarcini locale mari și pot înclina pachetul în timpul asamblarii.

Documentați spuma:

• Material

• Nota

• Grosime

• Densitate

• Date de duritate sau forță-deformare

• Adeziv

• Locaţie

• Zonă

• Orientare

• Interval de compresie

„Adăugați spumă după cum este necesar” nu este o specificație de montare a bateriei pregătită pentru producție.

Izolație și bariere

Poate fi necesară izolarea între baterie și suprafețele conductoare sau abrazive. Grosimea, acoperirea marginilor, evaluarea temperaturii și rezistența la deteriorarea ansamblului trebuie incluse în proiectare.

O peliculă subțire care se deplasează în timpul asamblarii nu poate proteja în mod fiabil punga. Designul trebuie să-și controleze poziția și să prevină pliurile sau marginile expuse.

Proiectați separat cablul și spațiul conectorului

Cablul nu trebuie tratat ca parte a spațiului liber din jurul bateriei.

Compartimentul trebuie să ofere:

• Un traseu definit de cablu

• Rază de curbură suficientă

• Eliberarea tensiunii

• Distanță față de marginile ascuțite

• Spațiu pentru angajarea conectorului

• Protecție împotriva clemelor și șuruburilor carcasei

• Acces pentru asamblare

• Protecție împotriva îndoirii repetate

• Orientarea corectă a conectorului

• Controlul polarității și al pinout-ului

Nu forțați excesul de sârmă sub husă decât dacă designul bateriei și al dispozitivului permit acest lucru. Un cablu în buclă poate crea un punct de presiune și poate face poziția bateriei inconsecventă.

Ieșirea cablului ar trebui, de asemenea, să rămână liberă dacă bateriei își schimbă grosimea. În caz contrar, expansiunea poate trage firul, poate solicita o îmbinare de lipire sau poate muta conectorul.

Păstrați zonele de etanșare și file libere de sarcini structurale

Garnitura superioară, etanșările laterale, marginile pliate și tranziția filetului necesită o atenție specială.

Evita:

• Plierea ascuțită a sigiliului

• Prindere peste zona filetului

• Tragând clemele prin cablu

• Localizarea unei șuruburi lângă marginea pungii

• Utilizarea sigiliului ca opritor de poziționare

• Dirijarea unui cablu peste o margine îndoită

• Aplicarea adezivului acolo unde obstrucționează geometria de etanșare dorită

Opritoarele mecanice ar trebui să acționeze pe zonele aprobate și să distribuie sarcinile în mod corespunzător. Desenul furnizorului trebuie să identifice zonele în care presiunea, îndoirea sau adezivul este restricționată.

Un proces practic de proiectare a compartimentului bateriei LiPo

Pasul 1: Definiți cerințele dispozitivului

Document:

• Spațiu tridimensional disponibil

• Capacitate și timp de funcționare necesare

• Tensiune nominală

• Curent continuu și de vârf

• Metoda de încărcare și curent

• Temperaturi de funcționare și depozitare

• Durata de viață estimată a produsului

• Procesul de asamblare

• Cerințe de cădere și vibrații

• Capacitatea de service

• Piețele țintă și cerințele aplicabile

Pasul 2: Obțineți un desen pentru pachetul final

Solicitați un desen care să includă:

• Grosimea, lățimea și lungimea maximă

• Toleranțe dimensionale

• Locația PCM

• Proiecții locale maxime

• Sigilați și zonele cu filet

• Ieșire cablu

• Lungimea firului

• Conector

• Etichetă și izolație

• Conditii de masurare

• Zone cu presiune restricționată

ale lui ZENE Soluțiile personalizate de baterii Li-polimer pot include selecția celulelor, PCM sau BMS, NTC, fire, conectori, izolație și dimensiuni ale pachetului în jurul cerințelor electrice și mecanice ale unui dispozitiv OEM.

Pasul 3: Construiți modelul de toleranță

Comparaţie:

• Baterie finală maximă

• Spațiu minim de incintă

• Toleranțe de spumă și adeziv

• Poziția de asamblare

• Zone de păstrare

• Traseu prin cablu

• Alocație de modificare dimensională

Efectuați analiza separat pentru grosime, lățime, lungime, PCM, cablu și zone de conector.

Pasul 4: Examinați căile de presiune și căldură

Identifica:

• Fiecare suprafață care poate atinge bateria

• Fiecare componentă care poate apăsa pe baterie după închidere

• Condiția de spumă cu cea mai mare forță

• Surse de căldură din apropiere

• Trasee termice preconizate

• Poziția senzorului de temperatură

• Direcția disponibilă pentru schimbarea dimensională

Pasul 5: Construiți prototipuri de intenție de producție

Utilizați reprezentantul:

• Mostre de baterie

• Materiale pentru incinte

• Spumă

• Adeziv

• PCB

• Afişa

• Elemente de fixare

• Dirijarea cablurilor

• Încărcător

• Firmware-ul dispozitivului

O carcasă imprimată 3D poate ajuta la verificările timpurii de potrivire, dar rigiditatea, comportamentul termic și toleranțele sale pot diferi de carcasa de producție.

Pasul 6: Testați mai multe condiții de toleranță

Acolo unde este practic, evaluați combinațiile care reprezintă:

• Baterie de dimensiune maximă în compartimentul de dimensiune minimă

• Baterie de dimensiune minimă în compartimentul de dimensiune maximă

• Grosimea maximă a spumei

• Reținere minimă a spumei după îmbătrânire

• Bateria la stările relevante de încărcare

• Temperaturi de funcționare ridicate și scăzute

• Extreme de poziție de asamblare

Pasul 7: Validați produsul complet

Testele relevante pot include:

• Asamblare si inchidere dulap

• Inspecție vizuală după asamblare

• Cădere și vibrații

• Încărcare

• Sarcina maxima continua

• Repetarea sarcinilor de vârf

• Creșterea temperaturii

• Reținerea cablului

• Acces la conector

• Îmbătrânirea spumei

• Ciclul termic

• Scoaterea bateriei

• Îmbătrânire accelerată

• Verificări dimensionale ciclu-viață

• Verificări dimensionale de depozitare

Măsurați bateria înainte și după testarea relevantă și verificați pentru semne de presiune, deteriorarea pungii, uzura cablului, deplasarea spumei, defectarea adezivului și deformarea carcasei.

Pasul 8: Înghețați construcția aprobată

Controla:

• Numărul piesei bateriei și revizuirea

• Dimensiuni maxime finisate

• Modelul celular

• PCM sau BMS

• Conector și fir

• Specificația spumei

• Specificația adezivului

• Izolare

• Poziția de montare

• Traseu prin cablu

• Dimensiunile carcasei

• Metoda de inspecție

• Limite de acceptare

ale lui ZENE Sistemul de control al calității bateriilor Li-polimer acoperă urmărirea celulelor, inspecția structurală, monitorizarea procesului și verificarea performanței finale. Aceste comenzi de producție ar trebui să fie conectate la caracteristicile bateriei identificate ca critice în timpul proiectării compartimentului.

Greșeli comune de proiectare a compartimentului bateriei

Lista de verificare a designului compartimentului bateriei

Plicul bateriei

• Grosimea maximă a pachetului finit confirmată

• Lățimea și lungimea maximă confirmate

• Proiectie PCM inclusa

• Etichetă, bandă și izolație incluse

• Ieșire pentru cablu și plic conector inclus

• Condiții de măsurare documentate

Clearance și toleranțe

• Dimensiunile minime ale carcasei au fost confirmate

• Analizate toleranțele bateriei și ale carcasei

• Toleranță de poziție de asamblare inclusă

• Zonele de blocare definite

• Distanța minimă de asamblare confirmată

• Alocația pentru modificarea dimensională a duratei de viață este justificată

Protectie mecanica

• Fără margini ascuțite lângă husă

• Fără contact cu șuruburi sau nervuri

• Zonele de etanșare și file protejate

• Mișcarea bateriei este controlată

• S-au evaluat sarcinile de cădere și vibrații

• Bateria poate fi instalată fără forță

• Bateria poate fi scoasă fără deteriorarea pungii

Spumă și adeziv

• Material de spumă și calitate specificate

• Compresia maximă și minimă evaluată

• Set de îmbătrânire și compresie revizuit

• Zona de contact este largă și controlată

• Grosimea adezivului inclus

• Comportamentul temperaturii adezivului a fost revizuit

• Metoda de îndepărtare definită acolo unde este necesar

Design termic

• Surse de căldură din apropiere identificate

• Bateria nu este folosită ca radiator

• Temperatura PCM evaluată

• Temperatura de încărcare evaluată

• Temperatura de sarcină maximă evaluată

• Carcasa pentru intenția de producție a fost testată

• Locația senzorului de temperatură a fost verificată

Cablu și conector

• Traseul cablului definit

• Raza de curbură acceptabilă

• Eliberarea tensiunii furnizată

• Cablul nu poate fi ciupit

• Conectorul poate fi asamblat și întreținut

• Polaritatea și pinout-ul au fost verificate

• Expansiunea nu poate trage de cablu

Validare și producție

• Mai multe mostre de baterie testate

• Combinațiile de toleranță în cel mai rău caz au fost revizuite

• Carcase destinate producției utilizate

• Dimensiunile legate de îmbătrânire sau cicluri măsurate

• Inspecțiile de cădere și vibrații au fost finalizate

• Revizuirile aprobate ale bateriei și ale carcasei au fost înghețate

• Spuma, adeziv și izolație controlate

• Stabilirea cerințelor de notificare a schimbării furnizorului

Informații pentru a trimite un furnizor de baterii LiPo

Pentru a sprijini selectarea bateriei și revizuirea compartimentului, furnizați:

• Desen disponibil pentru spațiul bateriei

• Dimensiuni interne minime

• Zone restricționate și componente din apropiere

• Capacitatea țintă a bateriei

• Tensiune nominală

• Curent continuu

• Mărimea curentului de vârf, durata și frecvența

• Tensiune și curent de încărcare

• Țintă de rulare

• Temperaturi de funcționare și depozitare

• Ținta de viață a produsului

• Cerințe pentru conectori și fire

• Cerințe PCM, BMS sau NTC

• Condiții de cădere și vibrații

• Metoda de montare

• Propunere de spumă sau adeziv

• Cerințe de service

• Volumul de producție așteptat

• Piețele țintă și cerințele de conformitate

Un model de carcasă tridimensional este util, dar un desen clar bidimensional cu dimensiuni, toleranțe, vederi în secțiune, locații ale șuruburilor și zone de blocare poate fi mai eficient pentru o revizuire timpurie.

Concluzie

Un compartiment de încredere pentru baterii LiPo este proiectat în jurul întregului sistem de baterii, nu în jurul dimensiunii nominale a celulei pungii.

Designul ar trebui să ofere suficient spațiu pentru toleranțele pachetului finit, asamblare, traseul cablurilor și modificarea dimensională justificată a duratei de viață. În același timp, trebuie să prevină mișcarea excesivă, presiunea concentrată, compresia necontrolată și expunerea la căldură de la electronicele din apropiere.

Spuma, adezivul, izolația, nervurile carcasei, elementele de fixare și traseul cablurilor afectează mediul final al bateriei. Aceste detalii ar trebui specificate și validate mai degrabă decât lăsate la ajustarea liniei de producție.

Cel mai important, nu există spațiu universal, forță de compresie sau toleranță de umflare care se aplică fiecărei baterii LiPo. Valorile finale ar trebui să se bazeze pe celula selectată, construcția pachetului finit, profilul de funcționare, intervalul de temperatură, ținta de viață a produsului, datele furnizorului și testarea în dispozitivul destinat producției.

Prin revizuirea acestor factori înainte ca designul carcasei să fie înghețat, echipele OEM pot reduce problemele de potrivire în faza avansată, pot proteja punga în timpul asamblarii și utilizării și pot crea o cale mai fiabilă de la prelevarea bateriei la producția de masă.

Întrebări frecvente

Cât de mult spațiu ar trebui să aibă un compartiment pentru baterii LiPo?

Nu există o valoare de clearance universală. Compartimentul trebuie calculat utilizând dimensiunile maxime ale pachetului finit, dimensiunile minime ale carcasei, cerințele de asamblare, toleranțele pentru spumă sau adeziv, spațiul pentru cabluri și alocația justificată pentru modificarea dimensională pe durata de viață prevăzută a produsului.

O baterie LiPo ar trebui să se potrivească bine în carcasă?

Bateria trebuie păstrată fără strângere necontrolată sau presiune locală. O potrivire strânsă bazată numai pe dimensiunile nominale poate deveni excesivă atunci când toleranțele bateriei, spumei și carcasei ating combinația în cel mai rău caz.

Are nevoie de compresie o baterie LiPo?

Unele aplicații cu celule de pungă folosesc compresie controlată, în timp ce altele folosesc retenție conformă cu spațiu definit. Abordarea corectă depinde de designul celulei, dimensiunea, chimia, cerințele furnizorului, profilul de încărcare și durata de viață prevăzută. Nu copiați o valoare de compresie dintr-o celulă care nu are legătură.

Se poate pune spuma direct pe o baterie LiPo?

Spumă adecvată poate fi utilizată pentru a distribui contactul și a controla mișcarea, dar trebuie evaluate materialul, suprafața, grosimea, forța de compresie, comportamentul la temperatură și caracteristicile de îmbătrânire. Un tampon de spumă mic sau prea rigid poate crea presiune concentrată.

Cum ar trebui să permit umflarea bateriei LiPo?

Utilizați datele dimensionale ale furnizorului și testele de îmbătrânire specifice aplicației pentru a stabili o alocație. Luați în considerare starea de încărcare, temperatura, ciclul de viață, stocarea, tensiunea de încărcare, sarcina și presiunea aplicată. Nu vă bazați pe un procent generic.

Toată modificarea grosimii celulelor pungii este un semn de eșec?

Nu neapărat. Celulele pungă pot experimenta modificări dimensionale limitate reversibile și legate de îmbătrânire. Umflarea rapidă sau excesivă, căldura, scurgerile, mirosul, deformarea carcasei sau performanța anormală trebuie tratate ca o afecțiune potențial anormală și tratate în conformitate cu procedura de siguranță și service a produsului.

Bateria poate fi instalată sub PCB sau afișaj?

Poate fi posibil, dar designul trebuie să împiedice extinderea bateriei sau încărcările din carcasă să îndoaie PCB-ul, să ridice afișajul sau să preseze componentele în pungă. Componentele fragile și ascuțite nu ar trebui să devină opriri structurale pentru baterie.

Ar trebui să testez capacitatea bateriei la o anumită stare de încărcare?

Condițiile de măsurare și validare trebuie definite împreună cu furnizorul. Dimensiunile bateriei pot varia în funcție de starea de încărcare, temperatură și vechime, astfel încât verificarea unei singure baterii noi la o stare de încărcare nespecificată este insuficientă.

De ce se potrivește bateria în timpul prototipării, dar nu în producție?

Cauzele posibile includ toleranța bateriei, toleranța de turnare a carcasei, poziția PCM, variația spumei, grosimea adezivului, rutarea cablului, grosimea etichetei, decalajul ansamblului sau diferențele dintre prototip și materialele de producție.

Ar trebui să fie depozitat cablul bateriei în exces sub husă?

În general, acest lucru ar trebui evitat, cu excepția cazului în care pachetul și compartimentul au fost special concepute pentru acea ruta. Un fir sau un conector de sub husă poate crea un punct de presiune și poate face inconsecventă înălțimea bateriei instalată.

Cum pot verifica dacă carcasa comprimă bateria?

Comparați măsurătorile dimensionale înainte și după închiderea carcasei, inspectați filmul sensibil la presiune acolo unde este cazul, examinați bateria pentru semne de contact, examinați deformarea carcasei indusă de elemente de fixare și testați condițiile maxime de toleranță a bateriei și a compartimentului minim.

Când ar trebui să fie înghețat designul compartimentului bateriei?

Înghețați designul după ce bateria, carcasa, spuma, adezivul, izolația, traseul cablului, încărcătorul și hardware-ul dispozitivului au trecut de validarea mecanică, electrică, termică, de mediu, de îmbătrânire și de asamblare necesară.