Cum să alegeți un pachet de baterii reîncărcabile litiu-ion pentru un dispozitiv OEM

Un acumulator reîncărcabil litiu-ion ar trebui să fie selectat ca parte a sistemului complet al dispozitivului. Tensiunea, capacitatea, curentul, dimensiunile, conectorul, circuitul de protecție și încărcătorul influențează dacă produsul finit va funcționa în mod fiabil.

Un pachet de baterii care pare potrivit într-un catalog poate încă să nu îndeplinească cerințele unui dispozitiv OEM. Poate să se potrivească electric, dar nu mecanic, să ofere o capacitate nominală suficientă, dar nu un curent de vârf suficient sau să funcționeze în timpul testelor de laborator, dar să necesite un BMS sau un conector diferit pentru producție.

Din acest motiv, echipele OEM ar trebui să evalueze acumulatorul în funcție de condițiile reale de funcționare ale dispozitivului, în loc să selecteze doar după mAh sau dimensiunea fizică.

ZENE oferă Soluții de pachet de baterii cu litiu pentru aplicații care necesită tensiune, capacitate, dimensiuni, sisteme de protecție și configurații de conector personalizate.

Răspuns rapid: Cum alegi un pachet de baterii reîncărcabile litiu-ion?

Alegeți un acumulator reîncărcabil litiu-ion în această ordine:

1. Definiți intervalul de tensiune și arhitectura de putere a dispozitivului.

2. Măsurați cererea de curent normală, maximă și de vârf.

3. Setați timpul necesar de funcționare și ținta de energie.

4. Verificați compartimentul bateriei, dimensiunile, traseul cablului și limita de greutate.

5. Selectați o configurație adecvată a celulei și chimia bateriei.

6. Potriviți BMS, PCM, încărcător și conector la pachet.

7. Confirmați temperatura de funcționare și condițiile de mediu.

8. Testați probe prototip în interiorul dispozitivului propriu-zis.

9. Examinați coerența producției, documentația și suportul de personalizare.

10. Aprobați acumulatorul final numai după validarea electrică, mecanică și a sistemului.

Cel mai bun pachet de baterii nu este neapărat cel cu cea mai mare capacitate. Este cea care satisface in acelasi timp cerintele de tensiune, energie, curent, mecanice, de siguranta si productie ale aparatului.

1. Începeți cu cerințele dispozitivului OEM

Înainte de a contacta un furnizor de baterii, pregătiți o fișă cu cerințele de bază ale dispozitivului.

Aceste informații permit furnizorului să evalueze bateria ca o componentă integrată, mai degrabă decât să ofere un pachet generic.

Pentru o explicație mai amplă a modului în care aceste cerințe se referă la designul pachetului, a se vedea Design pachet baterie litiu-ion: tensiune, capacitate, BMS și timp de funcționare.

2. Potriviți tensiunea bateriei cu dispozitivul

Tensiunea este prima condiție de ecranare electrică.

Acumulatorul selectat trebuie să rămână în intervalul de intrare acceptabil al dispozitivului gazdă pe toată durata descărcării și încărcării. Este posibil ca un dispozitiv proiectat pentru o baterie cu litiu cu o singură celulă să nu accepte un pachet cu mai multe celule fără un circuit adecvat de gestionare a energiei.

Când definiți tensiunea, verificați:

• tensiunea nominală a bateriei;

• tensiune complet încărcată;

• tensiunea de descărcare minimă;

• intervalul de tensiune de intrare a dispozitivului;

• cerințele convertizorului sau al regulatorului;

• tensiunea de ieșire a încărcătorului;

• Setări de oprire BMS.

De exemplu, un pachet descris ca 7,4V are o tensiune nominală, dar tensiunea sa se modifică în timpul încărcării și descărcării. Dispozitivul trebuie să fie proiectat pentru întreaga gamă de funcționare și nu numai pentru valoarea nominală.

Dacă proiectul compară configurații comune cu mai multe celule, detaliat Ghidul pachetului de baterii în serie și paralelă explică modul în care aranjarea celulelor afectează tensiunea și capacitatea. Procesul de selecție actual ar trebui să utilizeze acea configurație doar ca o intrare în decizia mai largă a dispozitivului.

3. Estimați capacitatea și necesarul de energie

Capacitatea bateriei este de obicei exprimată în amperi-ore sau miliamperi-ore. Energia este de obicei exprimată în wați-oră.

O estimare preliminară a energiei este:

Energie (Wh) = Tensiune (V) × Capacitate (Ah)

De exemplu:

7,4 V × 2 Ah = 14,8 Wh

Acesta este un calcul de energie nominală. Energia utilizabilă poate fi mai mică din cauza:

• pierderi de convertizor;

• tensiune de întrerupere a descărcării;

• temperatură;

• îmbătrânirea bateriei;

• sarcina curenta;

• limite de protectie;

• eficienta de functionare a dispozitivului.

Prin urmare, capacitatea ar trebui să fie selectată în funcție de necesarul real de energie utilizabilă, mai degrabă decât doar de valoarea imprimată în mAh.

Pentru un calcul mai detaliat, consultați Cum se calculează capacitatea acumulatorului litiu-ion.

4. Definiți ținta de rulare

Aceeași capacitate a bateriei poate oferi timpi de funcționare diferiți pentru produse diferite. Un dispozitiv cu o sarcină stabilă de putere redusă se comportă diferit față de un dispozitiv motorizat cu vârfuri frecvente de curent.

O estimare preliminară a duratei de funcționare poate fi scrisă ca:

Timp de funcționare ≈ Energia utilizabilă a bateriei ÷ Puterea medie a dispozitivului

Rezultatul final depinde de profilul de încărcare real al dispozitivului. Inginerii ar trebui să facă distincția între:

• curent de așteptare;

• curent normal de funcționare;

• curent continuu maxim;

• curent de vârf sau de pornire;

• ciclu de lucru;

• intervale de somn și veghe.

Un pachet de baterii care îndeplinește ținta medie de funcționare poate fi în continuare nepotrivit dacă nu poate suporta dispozitivul în timpul cererii de vârf.

Detaliat Ghidul de calcul al duratei de funcționare a bateriei cu litiu acoperă factorii de calcul în profunzime. În etapa de selecție, întrebarea cheie este dacă pachetul candidat oferă suficientă energie utilizabilă sub profilul real de operare.

5. Verificați capacitatea de descărcare continuă și de vârf

Capacitatea și capacitatea de descărcare sunt specificații diferite.

Este posibil ca un acumulator de mare capacitate să nu fie potrivit pentru un dispozitiv de mare putere dacă celulele, circuitul de protecție sau cablurile acestuia nu pot suporta curentul necesar. Dimpotrivă, un pachet cu descărcare mare poate oferi o capacitate de curent mai mare decât este necesar, în timp ce crește costul, greutatea sau cerințele termice.

Document:

• curent de descărcare mediu;

• curent continuu maxim;

• curent de vârf;

• durata de vârf;

• curent de pornire sau de pornire;

• frecvența de repetiție;

• toleranță la scădere de tensiune.

Pachetul de baterii trebuie evaluat la nivel de sistem. Capacitatea celulei, limitele BMS, ratingul conectorului, dimensiunea cablului și condițiile termice influențează toate performanța reală.

Pentru proiectele cu curent ridicat, furnizorul trebuie să confirme condițiile de testare utilizate pentru orice descărcare sau curent nominal. O evaluare fără temperatură de testare, tensiune de tăiere și durată este dificil de comparat cu precizie.

6. Selectați formatul celulei și chimia bateriei

Formatul celulei afectează densitatea energiei, forma, greutatea, comportamentul termic și flexibilitatea ambalajului.

Celule din pungă cu polimer de litiu

Celulele din pungă cu polimer de litiu sunt adesea potrivite atunci când dispozitivul necesită:

• o formă subțire sau personalizată;

• utilizarea eficientă a spațiului incintei;

• lungime, lățime sau grosime flexibile;

• integrare de profil redus;

• o locație personalizată a cablului sau a conectorului.

Celule cilindrice litiu-ion

Celulele cilindrice pot fi adecvate atunci când proiectarea necesită:

• un format cilindric standardizat;

• o structură celulară rigidă;

• un aranjament de pachet în serie și paralel;

• un design de pachet înlocuibil sau modular;

• o carcasă de baterie mai mare.

Alegerea ar trebui să se bazeze pe ambalajul dispozitivului, cerințele curente, energetice și de producție. Nu trebuie făcută numai din capacitatea nominală a unei celule.

Dacă un proiect compară configurații de pungă și cilindrice, furnizorul ar trebui să evalueze acumulatorul finit, mai degrabă decât să compare numerele individuale de celule.

7. Confirmați dimensiunile și greutatea bateriei

Bateria trebuie să se potrivească în carcasa produsului fără a crea probleme de compresie, mișcare sau trasarea cablurilor.

Furnizați furnizorului:

• grosime maxima;

• lungime și lățime permise;

• forma compartimentului bateriei;

• jocul conectorului;

• zona de curbare a cablurilor;

• metoda de fixare;

• cerințe de amortizare sau reținere;

• greutate maxima.

Este posibil ca dimensiunile nominale ale bateriei să nu reprezinte întregul plic instalat. Conectorul, placa de protecție, firele, izolația, adeziv, spumă și dispozitivele mecanice necesită, de asemenea, spațiu.

O baterie care se potrivește cu carcasa goală poate interfera cu:

• șuruburi sau elemente de fixare;

• module de afișare;

• antene;

• piese mobile;

• componente care produc căldură;

• nervuri de incintă;

• zone de serviciu-acces.

Pentru dispozitivele cu limite stricte de ambalare, compartimentul bateriei trebuie revizuit împreună cu clearance-ul, compresia și alocația de umflare.

8. Potriviți BMS și Sistemul de protecție

Un acumulator reîncărcabil litiu-ion necesită, în mod normal, un sistem de protecție sau management adecvat configurației și aplicării sale.

În funcție de design, pachetul poate necesita:

• protecție la supraîncărcare;

• protecție la supradescărcare;

• protecție la supracurent;

• protectie la scurtcircuit;

• monitorizarea temperaturii;

• echilibrarea celulelor;

• estimarea stării de încărcare;

• funcții de comunicare;

• controlul încărcării.

Designul corect de protecție depinde de numărul de celule, chimie, cererea curentă, încărcător și cerințele dispozitivului gazdă.

Un pachet simplu cu două fire de alimentare poate necesita un aranjament de protecție diferit față de o baterie inteligentă cu comunicare și monitorizare individuală a celulei.

BMS-ul trebuie specificat împreună cu:

• configurația celulei;

• curent de încărcare;

• curent de descărcare;

• cerințele senzorului de temperatură;

• protocol de comunicare;

• pinout conector;

• logica de control pe partea dispozitivului.

Articolul PCM vs. BMS pentru bateriile LiPo poate ajuta la clarificarea diferenței dintre protecția de bază și un sistem de management mai avansat.

9. Verificați metoda de încărcare

Un acumulator reîncărcabil trebuie să fie compatibil cu încărcătorul și arhitectura de încărcare a dispozitivului gazdă.

Confirma:

• tensiunea de ieșire a încărcătorului;

• curent de încărcare;

• metoda de incarcare;

• cerințe de încărcare a soldului;

• limitele temperaturii de încărcare;

• conector pe partea încărcătorului;

• metoda de terminare a taxei;

• indiferent dacă încărcarea are loc în interiorul sau în exteriorul dispozitivului.

Încărcătorul trebuie să corespundă numărului de celule și cerințelor de încărcare ale acumulatorului. Un conector de descărcare adecvat nu înseamnă automat că pachetul este potrivit pentru încărcare prin aceeași interfață.

Echipa de proiectare ar trebui, de asemenea, să confirme dacă dispozitivul acceptă:

• încărcarea în timpul funcționării;

• încărcare a bateriei detașabilă;

• statii de incarcare externe;

• încărcare pe bază de USB;

• încărcătoare de baterii dedicate;

• comunicare între încărcător și BMS.

Încărcarea trebuie validată împreună cu bateria, BMS, încărcătorul și dispozitivul terminate.

10. Selectați Configurația conectorului și cablului

Conectorul afectează atât performanța electrică, cât și integrarea mecanică.

Specifica:

• familia de conectori sau numărul exact al piesei;

• conector de împerechere;

• cerința curentă;

• cerința de tensiune;

• numărul de pini;

• alocarea puterii și a semnalului;

• lungimea cablului;

• gabarit de sârmă;

• direcția de ieșire a cablului;

• încuiere și cheie;

• spațiu de instalare disponibil.

Același pachet de baterii poate necesita aranjamente diferite ale conectorilor pentru diferite dispozitive gazdă. Un produs purtabil compact poate acorda prioritate unui conector cu profil redus, în timp ce un produs industrial poate necesita o retenție mai puternică și o cale de curent mai mare.

Pentru procesul de decizie detaliat privind conectorul, consultați Cum să alegeți un conector pentru un pachet personalizat de baterii cu litiu.

11. Luați în considerare temperatura și mediul de funcționare

Performanța bateriei se modifică odată cu temperatura. Aplicația dispozitivului ar trebui să definească locul în care bateria va funcționa, va încărca și va rămâne depozitată.

Luați în considerare:

• temperatura normală de funcționare;

• temperatura minimă și maximă de funcționare;

• temperatura de încărcare;

• temperatura de depozitare;

• expunerea la vibrații;

• umiditate sau praf;

• mișcare mecanică repetată;

• căldură de la electronicele din apropiere;

• izolatie termica in interiorul carcasei.

Condițiile reci pot reduce puterea disponibilă și pot crește rezistența internă. Temperaturile ridicate pot accelera îmbătrânirea și pot crește cerințele de management termic.

Furnizorul de baterii trebuie să evalueze împreună celula, BMS, conectorul, carcasa și condițiile de încărcare. O declarație de temperatură ar trebui să fie legată de configurația finală și de condițiile de testare, mai degrabă decât de aplicată în general fiecărui pachet de baterii.

12. Alegeți între pachetele de baterii standard și personalizate

Un acumulator standard reîncărcabil litiu-ion poate fi potrivit atunci când:

• tensiunea și capacitatea se potrivesc deja cu dispozitivul;

• dimensiunile se potrivesc fără modificare;

• conectorul este compatibil;

• capacitatea curentă este suficientă;

• nu este necesar un BMS special;

• cantitatea și oferta așteptate sunt stabile.

Un pachet personalizat este mai potrivit atunci când dispozitivul necesită:

• dimensiuni neobișnuite;

• o baterie în formă sau subțire;

• o lungime specifică a cablului;

• un conector personalizat;

• o configurație în serie și paralelă cu mai multe celule;

• o rată de descărcare mai mare;

• protecţie specială;

• senzor de temperatură;

• funcții de comunicare;

• o nouă carcasă specifică produsului.

Pagina comercială a pachetului de baterii este destinația potrivită pentru cererea generală de produse, în timp ce soluțiile personalizate pentru baterii sunt mai relevante atunci când bateria trebuie proiectată în jurul dispozitivului.

13. Evaluați suportul OEM al furnizorului

Alegerea unui pachet de baterii reîncărcabile înseamnă și evaluarea dacă furnizorul poate sprijini proiectul dincolo de o cotație de probă.

Întrebați furnizorul despre:

• selecția celulelor;

• design pachet de baterii;

• integrare BMS sau PCM;

• personalizare conector și cablu;

• eșantionare prototip;

• teste electrice;

• verificări de potrivire mecanică;

• consistența producției;

• controlul intrării materialelor;

• inspecția expedierii;

• documentatia tehnica;

• modificări de inginerie;

• sprijin în timpul producției pilot.

Furnizorul ar trebui să poată explica modul în care proba aprobată devine configurația de producție în masă.

Pentru o vedere mai amplă a tranziției de la prototip la producție, vezi Procesul de fabricație a pachetului de baterii litiu-ion pentru proiecte OEM.

14. Validați acumulatorul din interiorul dispozitivului

Un pachet de baterii nu trebuie aprobat doar dintr-o fișă de specificații a furnizorului. Eșantionul final trebuie testat în dispozitivul OEM real.

Validare electrică

Verifica:

• domeniul de tensiune;

• comportamentul de încărcare;

• performanța de descărcare;

• curent normal;

• curent de vârf;

• scăderea tensiunii;

• răspuns de protecție a bateriei;

• compatibilitate cu încărcătorul;

• Comunicare BMS acolo unde este cazul.

Validare mecanică

Verifica:

• potrivirea incintei;

• împerecherea conectorului;

• trasarea cablurilor;

• reținerea bateriei;

• presiune sau mișcare în interiorul compartimentului;

• acces pentru asamblare și service;

• interferență cu părțile din jur.

Validare runtime

Măsurați timpul de funcționare real al dispozitivului sub:

• funcționare normală;

• funcționare la sarcină mare;

• cicluri de așteptare sau de somn;

• pornire repetată;

• condiții de temperatură realiste.

Validarea producției

Confirma:

• dimensiunile rămân consistente;

• poziția conectorului și a cablului sunt repetabile;

• etichetele și marcajele de polaritate sunt corecte;

• componentele de protecție se potrivesc cu eșantionul aprobat;

• înregistrările testelor sunt disponibile;

• modificările de inginerie necesită aprobare.

Cea existentă Lista de verificare personalizată pentru validarea eșantionului de baterie oferă o referință utilă pentru aprobarea înainte de producție.

15. Greșeli frecvente de selecție

Se selectează doar după mAh

O capacitate mai mare nu garantează o durată de utilizare mai lungă dacă pachetul este prea mare, prea greu sau incompatibil cu tensiunea dispozitivului.

Ignorarea curentului de vârf

Curentul mediu poate părea acceptabil în timp ce pornirea sau sarcinile motorului cauzează scăderea tensiunii sau oprirea protecției.

Tratarea tensiunii nominale ca pe întregul domeniu de operare

Dispozitivul trebuie să accepte tensiunea de încărcare, tensiunea de descărcare și condițiile de întrerupere.

Alegerea unei baterii înainte de a verifica carcasa

Conflictele mecanice apar adesea după ce conectorul, BMS și cablul sunt incluse în pachetul real.

Selectarea BMS prea târziu

BMS poate afecta capacitatea de curent, pinoutul conectorului, comportamentul de încărcare și dimensiunile pachetului.

Aprobarea unei probe fără a o testa în dispozitiv

Este posibil ca testarea pe bancă să nu dezvăluie interferența cablului, acumularea termică, conflictele de semnal sau comportamentul de oprire a dispozitivului.

Compararea furnizorilor numai prin preț unitar

Este posibil ca un preț inițial mai mic să nu includă suport tehnic, eșantionare, validare, documentare sau consistență în producție.

16. Lista de verificare pentru selecția pachetului de baterii OEM

Înainte de a aproba un acumulator reîncărcabil litiu-ion, confirmați:

• Intervalul de tensiune al dispozitivului este documentat.

• Tensiunea nominală și maximă a bateriei sunt compatibile.

• Sunt definite curentul mediu, continuu și de vârf.

• Ținta de rulare se bazează pe puterea realistă a dispozitivului.

• Dimensiunile bateriei includ conectorul și BMS.

• Greutatea este în limita dispozitivului.

• Formatul și configurația celulei sunt potrivite.

• Cerințele BMS sau PCM sunt confirmate.

• Compatibilitatea încărcătorului este verificată.

• Conectorul, lungimea cablului și pinout sunt omologate.

• Sunt definite intervalele de temperatură de funcționare și încărcare.

• Eșantioanele prototip sunt testate în dispozitivul propriu-zis.

• Cerințele de inspecție a producției sunt documentate.

• Aprobarea modificărilor tehnice este convenită cu furnizorul.

FAQ

Care este cea mai importantă specificație atunci când alegeți un acumulator reîncărcabil litiu-ion?

Compatibilitatea cu tensiunea este prima cerință, dar curentul, energia utilizabilă, dimensiunile, BMS, încărcătorul, conectorul și mediul de operare trebuie, de asemenea, evaluate înainte de aprobare.

De câtă capacitate a bateriei are nevoie un dispozitiv OEM?

Capacitatea depinde de puterea medie a dispozitivului, timpul de funcționare necesar, eficiența sistemului, întreruperea de descărcare și condițiile de funcționare. Valoarea mAh imprimată nu trebuie tratată ca fiind capacitatea exactă utilizabilă a produsului finit.

Este un pachet de baterii standard potrivit pentru producția OEM?

Un pachet standard poate fi potrivit dacă tensiunea, capacitatea, dimensiunile, curentul, conectorul, condițiile de protecție și alimentare se potrivesc cu dispozitivul. Personalizarea este adesea necesară atunci când dispozitivul are spațiu redus sau cerințe electrice speciale.

Toate bateriile reîncărcabile litiu-ion au nevoie de un BMS?

Sistemul de protecție și management necesar depinde de configurația celulei, chimie, încărcător, curent și aplicație. Un furnizor ar trebui să recomande arhitectura de protecție adecvată pentru pachetul finit.

Ar trebui testat acumulatorul înainte ca dispozitivul să intre în producția de masă?

Da. Bateria trebuie testată în dispozitivul propriu-zis înainte de producția în masă. Condițiile electrice, mecanice, de încărcare, de funcționare și de mediu ar trebui incluse în planul de aprobare.

Ce informații ar trebui să trimită un cumpărător OEM unui producător de baterii?

Furnizați intervalul de tensiune al dispozitivului, profilul de putere și curent, obiectivul de funcționare, dimensiunile compartimentului bateriei, limita de greutate, conectorul, cerințele de cablu, metoda de încărcare, mediul de operare, cantitatea așteptată și testarea necesară.

Concluzie

Alegerea unui acumulator reîncărcabil litiu-ion pentru un dispozitiv OEM necesită o evaluare la nivel de sistem. Tensiunea și capacitatea sunt puncte de plecare importante, dar sunt doar o parte a deciziei.

Pachetul final trebuie să furnizeze, de asemenea, curentul necesar, să monteze carcasa, să lucreze cu încărcătorul, să comunice corect cu dispozitivul acolo unde este necesar, să includă o protecție adecvată și să rămână consecvent în timpul producției.

Echipele OEM ar trebui să pregătească o fișă completă de cerințe și să valideze bateria din interiorul dispozitivului real înainte de producția în masă.

Pentru proiecte care necesită dimensiuni personalizate, configurație de celule, BMS, conector sau design de cablu, contactați ZENE pentru suport personalizat pentru pachetul de baterii cu litiu.