Конструкция отсека для батарей LiPo: зазор, допуск на тепло, сжатие и набухание

Батарейный отсек LiPo должен не только удерживать батарею на месте. Он должен учитывать производственные допуски, защищать пакет от концентрированного давления, контролировать движение, отводить тепло, сохранять участки уплотнения и кабеля и оставлять достаточно места для ожидаемых изменений размеров на протяжении всего срока службы продукта.

Правильный размер отсека невозможно определить путем добавления произвольного зазора к номинальной толщине ячейки. Разработчикам продукции необходимо оценить весь аккумуляторный блок, минимальное доступное пространство корпуса, поведение монтажных материалов, рабочую температуру и ожидаемое состояние аккумулятора после старения.

Надежная конструкция обычно соответствует четырем принципам:

• Размер отделения соответствует максимальным размерам готовой упаковки, а не номинальным размерам ячейки пакета.

• Предотвратите локальное давление со стороны ребер, винтов, краев печатной платы, разъемов и твердых компонентов.

• Используйте контролируемую ретенцию, не предполагая, что каждая ячейка мешочка требует одинакового сжатия.

• Определите допуск на разбухание на основе данных поставщика и проверки на уровне устройства, а не универсального значения в процентах или миллиметрах.

В этом руководстве объясняется, как применять эти принципы при проектировании батарейного отсека LiPo для компактного электронного устройства.

Почему важна конструкция батарейного отсека

Пакетные элементы LiPo помогают дизайнерам эффективно использовать тонкие, легкие и неровные внутренние пространства. Однако подсумок обеспечивает меньшую структурную защиту, чем жесткий цилиндрический элемент или элемент в металлическом корпусе.

Таким образом, корпус становится частью системы интеграции аккумуляторов.

Неподходящий отсек может создать такие проблемы, как:

• Повреждение чехла при сборке

• Давление со стороны ребер корпуса или резьбовых выступов

• Защемление кабеля

• Помехи в разъеме

• Движение аккумулятора при падениях или вибрации

• Повышенная температура внутри запечатанного продукта

• Деформация крышки после старения аккумулятора

• Нагрузка на дисплей, печатную плату или корпус

• Сложность извлечения аккумулятора во время обслуживания.

• Разница между прототипом и серийным производством

Батарея, помещающаяся в корпус одного прототипа, не обязательно готова к производству. При проектировании необходимо учитывать максимально допустимую батарею, наименьший разрешенный отсек, а также вариации пенопласта, клея, этикеток, изоляции и положения сборки.

Начните с готового конверта для батареи

Номер модели аккумулятора часто описывает приблизительную толщину, ширину и длину чехла. Оно не обязательно описывает всю сборку, установленную в изделии.

Готовая батарея LiPo может также включать в себя:

• Модуль схемы защиты

• МОП-транзисторы и другие электронные компоненты

• Никелевые вкладки

• Изоляционная лента

• Внешняя упаковка

• Клей

• Этикетка

• Провода

• Разъем

• НТЦ-термистор

• Связь ведет

• Загнутые области уплотнения или выступов

Эти компоненты могут создавать выступы за пределами основного тела клетки. Область PCM может быть толще активной области ячейки, а для разъема и кабеля может потребоваться дополнительное пространство для прокладки.

Когда компактные размеры являются приоритетом, ZERNE Варианты тонких литий-полимерных аккумуляторов можно оценить с учетом доступного пространства, целевой емкости, положения разъема и требований защиты. Однако выбор более тонкой ячейки не устраняет необходимости допусков и допусков на старение.

Вычисление зазора с помощью набора допусков

Зазор между батарейным отсеком следует рассчитывать на основе размеров наихудшего случая, а не номинальных значений CAD.

Упрощенный расчет направления толщины можно выразить так:

Оставшийся расчетный запас = минимальная глубина отсека − максимальная толщина готовой упаковки − толщина изоляции и барьера − монтажный зазор − запланированный допуск на изменение размеров

Если используется пенопласт или другой сжимаемый удерживающий материал, необходимо также указать его установленную толщину и диапазон сжатия.

Тот же принцип применим к ширине и длине:

Минимальный боковой зазор = минимальный доступный размер корпуса − максимальный размер батареи − необходимый допуск на монтаж и перемещение

Результат должен оставаться приемлемым при наихудшем разрешенном сочетании:

• Допуск толщины батареи

• Допуск формования корпуса

• Допуск толщины пенопласта

• Толщина клея

• Этикетка и толщина изоляции

• Положение печатной платы

• Положение винта и бобышки

• Смещение сборки

• Изменение материала в зависимости от температуры

• Ожидаемое изменение размеров батареи

Не предполагайте, что каждое максимальное и минимальное условие одинаково вероятно. Формальный анализ толерантности может использовать суммирование наихудшего случая, статистический анализ или и то, и другое, в зависимости от риска продукта и объема производства. Выбранный метод должен быть документирован.

Разделите купе на функциональные зоны

Одно значение зазора не может адекватно описать все пространство аккумулятора. Разные области требуют разного лечения.

На чертеже батареи должен быть указан корпус основного элемента, уплотнительные кромки, PCM, выход кабеля, разъем и любые зоны ограниченного давления. Если рассматривать пакет как простой прямоугольный блок, можно скрыть важные точки пересечения.

Защитите сумку от местного давления

Чехол LiPo не должен опираться на острые края, открытые застежки, шероховатые поверхности или небольшие твердые выступы.

Потенциальные точки давления включают в себя:

• Наконечники винтов

• Винтовые бобышки

• Ребра, отлитые под давлением

• углы печатной платы

• Выводы компонентов

• Корпуса разъемов

• Кромки листового металла

• Неровная пена

• Клейкие бусины

• Зажимы для корпуса

• Остатки мусора при сборке

Местное давление вызывает большее беспокойство, чем широкий, равномерно распределенный контакт, поскольку сила концентрируется на небольшой площади.

Используйте запретные зоны

Определите запретные зоны вокруг:

• Периметр мешка

• Уплотнение кромок

• Сложенные вкладки

• Переход от ячейки к PCM

• Компоненты ПКМ

• Кабельные паяные соединения

• Точки выхода проводов

Ребро, выступающее за номинальную батарею, все равно может соприкасаться с аккумулятором максимального размера или с немного смещенным производственным блоком. Поэтому зоны запрета должны включать допуск на батарею и допуск на положение сборки.

Обзор закрытого корпуса

Многие проблемы с помехами появляются только после полной сборки устройства.

Во время проверки проекта убедитесь, что:

• Крышка закрывается, не выталкивая батарею вниз.

• Крепежи не создают давления на клетку.

• Аккумулятор не может быть зажат между двумя несовпадающими поверхностями корпуса.

• Печатная плата или дисплей не используют батарею в качестве структурной опоры.

• Кабель не проходит между аккумулятором и твердым краем.

• Пена остается в заданном положении после закрытия.

• Клей не собирается в твердый локальный гребень.

• Падение или вибрационные нагрузки не могут привести к тому, что аккумулятор превратится в острый выступ.

Секционные корпуса, чувствительные к давлению пленки, прозрачные прототипы, размерное сканирование и контролируемый осмотр при разборке могут помочь выявить скрытые точки контакта.

Спроектируйте тепловую среду вокруг реального устройства

Тепло батареи исходит не только от элемента. Весь путь тока может выделять тепло во время зарядки, разрядки, запуска или повторяющихся пиковых нагрузок.

Возможные источники тепла включают в себя:

• Внутреннее сопротивление ячейки

• МОП-транзисторы PCM или BMS

• Компоненты предохранителей и токоизмерителей

• Никелевые соединения

• Провода

• Клеммы разъема

• Электроника зарядного устройства

• Преобразователи напряжения

• Процессоры

• Дисплеи

• Моторы

• Беспроводные передатчики

Герметичный корпус может сохранять тепло, которое рассеивается во время испытаний на открытом стенде. Поэтому аккумулятор следует тестировать в корпусе, предназначенном для производства, с окончательной электроникой, пеной, клеем, системой зарядки и рабочим профилем.

Избегайте использования аккумулятора в качестве радиатора

Размещение аккумулятора непосредственно возле процессора, преобразователя питания, микросхемы зарядного устройства, подсветки дисплея или двигателя может привести к передаче тепла, генерируемого устройством, в элемент.

Там, где это практично:

• Отделите аккумулятор от основных компонентов, выделяющих тепло.

• Обеспечьте определенный тепловой путь от горячей электроники к корпусу.

• Избегайте передачи тепла через чехол.

• Используйте тепловые барьеры только после проверки их влияния на общую температуру корпуса.

• Держите зону PCM вдали от других концентрированных источников тепла.

• Оцените зарядку во время работы устройства, если продукт поддерживает ее.

Добавление изоляции вокруг батареи может уменьшить прямую передачу тепла от близлежащего компонента, но также может улавливать тепло, выделяемое самой батареей. Поэтому тепловой расчет следует оценивать как целостную систему.

Проверьте наихудшие соответствующие условия

Термические испытания должны охватывать условия, при которых обоснованно может возникнуть самая высокая температура батареи или компонентов, например:

• Максимальная предполагаемая продолжительная нагрузка

• Повторяющаяся операция пикового тока

• Зарядка максимально допустимым током

• Зарядка во время работы устройства

• Высокая температура окружающей среды

• Прямой солнечный свет или внешний источник тепла, если это необходимо.

• Минимальная вентиляция

• Низкий уровень заряда аккумулятора при большой нагрузке

• Электрические характеристики устаревшей батареи

• Пенопласт или изоляция максимальной толщины

• Материалы корпусов производственного назначения

Измерьте температуру, превышающую температуру внешнего корпуса. В зависимости от конструкции соответствующие точки измерения могут включать лицевую поверхность элемента, PCM, разъем, провода, цепь зарядки, близлежащую печатную плату и поверхность контакта с пользователем.

Расположите датчик температуры намеренно

Если в аккумуляторе используется термистор NTC, его положение должно соответствовать температуре, которую должна контролировать система зарядки или защиты.

Проверять:

• Спецификация NTC и кривая сопротивления

• Расположение датчика

• Термический контакт

• Распиновка разъема

• Интерпретация устройства

• Пределы заряда и разряда

• Реакция на обрыв или замыкание датчика

• Температурная задержка между ячейкой и датчиком

NTC обеспечивает сигнал температуры. Зарядное устройство, устройство, PCM или BMS должны интерпретировать этот сигнал и предпринять необходимые действия.

Сохранение — это не то же самое, что сжатие

Необходимо предохранять батарею от чрезмерного перемещения, но удержание ее на месте не требует автоматического жесткого сжатия.

Дизайнерам следует различать:

• Зазор: незанятое пространство, необходимое для допуска, сборки или изменения размеров.

• Удержание: функции, которые ограничивают движение батареи во время нормального использования, вибрации или падения.

• Предварительная нагрузка: контролируемая начальная сила, прикладываемая пеной или другим подходящим материалом.

• Сжатие: сила, приложенная к поверхности ячеек установленной конструкцией.

Эти условия могут пересекаться, но они не являются взаимозаменяемыми.

Когда может помочь сохранение соответствия требованиям

Подходящая пена или эластомер могут:

• Возьмем на вооружение вариацию производства

• Уменьшите движение батареи

• Распределите контакты на большую территорию

• Защитите сумку от близлежащих твердых поверхностей.

• Поглощение ограниченного механического удара

• Приспособить некоторые размерные изменения

Однако пенопласт не следует выбирать только по толщине. Имеет значение его поведение в отношении силы и отклонения.

Толстый, жесткий пенопласт может оказать чрезмерную силу при установке в небольшой зазор. Очень мягкая пена может выдержать постоянное сжатие и перестать сохранять батарею после старения.

Оценивать:

• Номинальная толщина пены

• Допуск по толщине

• Диапазон сжатия

• Усилие при минимальном и максимальном установленном зазоре

• Набор сжатия

• Температурная зависимость

• Старение поведения

• Требования воспламеняемости

• Химическая совместимость

• Адгезивное поведение

• Сохранение положения во время сборки

Условия максимальной силы могут возникать при самой толстой батарее, самом толстом пенопласте и самом маленьком отсеке. Состояние минимального удержания может возникнуть при использовании самой тонкой батареи, самого тонкого пенопласта, самого большого отсека и состаренного пенопласта.

Оба условия должны быть проверены.

Избегайте локального или неконтролируемого сжатия

К плохим конструкциям сжатия относятся:

• Узкое ребро, прижимающееся к центру сумки.

• Винтовой выступ, контактирующий с одной поверхностью ячейки

• Твердый компонент печатной платы, продавливающий тонкий пенопласт

• Небольшая пенопластовая подушечка, обеспечивающая концентрированную нагрузку.

• Крышка корпуса прогибается на ячейку после крепления

• Клей нанесен неравномерно под аккумулятором

• Разъем, застрявший между элементом и корпусом

• Пена покрывает только часть направления набухания

Если поставщик элемента указывает контролируемый диапазон сжатия, корпус и система крепления должны быть спроектированы и проверены на соответствие этому требованию. Значения компрессии из другой ячейки мешка, химического состава, размера или применения не должны копироваться автоматически.

Обеспечьте обоснованный припуск на отек

«Допуск на набухание» не означает, что явно вышедший из строя аккумулятор должен оставаться в эксплуатации. Это означает, что отсек спроектирован с учетом ожидаемых размеров в течение утвержденного срока службы, избегая при этом вредного давления на батарею и прилегающие компоненты.

Толщина карманных ячеек может изменяться по нескольким причинам:

• Обратимые изменения во время зарядки и разрядки

• Расширение, связанное с температурой

• Постепенное увеличение толщины, связанное со старением

• Образование газа, связанное с деградацией или аномальными условиями

Эти механизмы не следует рассматривать как одно и то же состояние.

Небольшое ожидаемое изменение толщины в допустимых пределах отличается от аномального разбухания, сопровождающегося быстрым ростом, необычным нагревом, запахом, утечкой, деформацией корпуса или потерей производительности. Для продукта должны быть определены критерии проверки и обслуживания на случай ненормального состояния батареи.

Не используйте универсальный процент набухания

Требуемая надбавка зависит от таких факторов, как:

• Клеточная химия

• Конструкция электрода

• Номинальная толщина

• Максимальное напряжение заряда

• Диапазон состояния заряда

• Ток заряда и разряда

• Рабочая температура

• Температура хранения

• Время, проведенное при высоком уровне заряда

• Целевой срок службы

• Календарная цель жизни

• Прикладное сжатие

• Вариант изготовления клеток

• Критерии окончания срока службы

Поставщик батареи должен предоставить применимые пределы размеров или данные испытаний для предлагаемого элемента и условий использования. Если поставщик не может предоставить достаточную информацию, группа разработчиков должна установить допуск посредством контролируемого старения и проверки на уровне устройства.

Подумайте, чему может противостоять батарея

Если толщина увеличивается, определите, какой компонент воспринимает нагрузку.

Возможные последствия включают в себя:

• Подъем дисплея

• Деформация крышки

• гибка печатной платы

• Смещение соединителя

• Разделение клея

• Потеря экологической герметизации

• Повышенное давление на сумку

• Трудно открыть корпус

• Повреждения при снятии аккумулятора

Отсек не должен переносить расширение батареи непосредственно на хрупкий дисплей, острые детали печатной платы или жесткое крепление.

При необходимости используйте совместимые материалы и определенное направление расширения. Убедитесь, что периметр пакета и области запечатывания остаются защищенными при изменении размеров.

Учет клея, пены и изоляции

Монтажные материалы влияют как на механическую, так и на тепловую конструкцию.

Клей

Клей может препятствовать движению, но также может:

• Добавить незапланированную толщину

• Создайте неровную опорную поверхность

• Затруднить удаление службы

• Повредить чехол при снятии

• Терять прочность при повышенной температуре

• Ползучесть при длительной нагрузке

• Заблокируйте желаемый тепловой путь

Если аккумулятор исправен, укажите метод контролируемого извлечения, например доступный язычок или другую одобренную функцию разблокировки. Усилие и направление удаления не должны сгибать, прокалывать или резко сгибать пакет.

Мыло

Пена должна обеспечивать широкий и предсказуемый контакт. Маленькие прокладки могут создавать высокие местные нагрузки и могут наклонить упаковку во время сборки.

Задокументируйте пену:

• Материал

• Оценка

• Толщина

• Плотность

• Данные о твердости или силе-прогибе

• Клей

• Расположение

• Область

• Ориентация

• Диапазон сжатия

«Добавляйте пену по мере необходимости» — это не готовая к производству спецификация по монтажу батареи.

Изоляция и барьеры

Между батареей и проводящими или абразивными поверхностями может потребоваться изоляция. В проект должны быть включены его толщина, покрытие кромок, температурный класс и устойчивость к повреждениям при сборке.

Тонкая пленка, смещающаяся при сборке, не может надежно защитить пакет. Конструкция должна контролировать свое положение и не допускать складок или открытых краев.

Проектируйте пространство для кабелей и разъемов отдельно

Кабель не следует рассматривать как часть свободного пространства вокруг аккумулятора.

В отсеке должны быть предусмотрены:

• Определенный маршрут кабеля

• Достаточный радиус изгиба

• Снятие напряжения

• Зазор от острых кромок

• Место для подключения разъема

• Защита от зажимов и винтов корпуса

• Доступ для сборки

• Защита от многократного сгибания

• Правильная ориентация разъема

• Контроль полярности и распиновки

Не проталкивайте лишний провод под сумку, если это не предусмотрено конструкцией аккумулятора и устройства. Петлевой кабель может создать точку давления и сделать положение батареи нестабильным.

Выход кабеля также должен оставаться свободным, если батарея меняет толщину. В противном случае расширение может привести к растяжению провода, напряжению паяного соединения или смещению разъема.

Держите области уплотнения и выступов свободными от структурных нагрузок

Особого внимания требуют верхняя печать, боковые печати, загнутые края и переход язычка.

Избегать:

• Резкий сгиб печати

• Зажим по всей области вкладки

• Потянув за вкладки через трос

• Расположение выступа винта рядом с краем пакета

• Использование уплотнения в качестве позиционирующего упора

• Прокладка кабеля через загнутый край

• Нанесение клея там, где он мешает заданной геометрии уплотнения.

Механические стопоры должны действовать в разрешенных зонах и соответствующим образом распределять нагрузки. На чертеже поставщика должны быть указаны области, где давление, изгиб или клей ограничены.

Практичный процесс проектирования отсека для батарей LiPo

Шаг 1. Определите требования к устройству

Документ:

• Доступное трехмерное пространство

• Требуемая мощность и время работы

• Номинальное напряжение

• Непрерывный и пиковый ток

• Способ зарядки и ток

• Температура эксплуатации и хранения

• Ожидаемый срок службы продукта

• Процесс сборки

• Требования к падениям и вибрации

• Удобство обслуживания

• Целевые рынки и применимые требования

Шаг 2. Получите чертеж готовой упаковки

Запросите чертеж, который включает в себя:

• Максимальная толщина, ширина и длина

• Размерные допуски

• Местоположение ПКМ

• Максимальные местные прогнозы

• Области уплотнений и вкладок

• Выход кабеля

• Длина провода

• Разъем

• Этикетка и изоляция

• Условия измерения

• Зоны ограниченного давления

ЦЕРНЕ Индивидуальные решения для литий-полимерных аккумуляторов могут включать выбор элементов, PCM или BMS, NTC, провода, разъемы, изоляцию и размеры упаковки в соответствии с электрическими и механическими требованиями OEM-устройства.

Шаг 3. Постройте модель толерантности

Сравнивать:

• Максимальная готовая батарея

• Минимальное пространство корпуса

• Допуски на пену и клей

• Положение сборки

• Зоны запрета

• Кабельная трасса

• Допуск на изменение размеров

Выполните анализ отдельно для толщины, ширины, длины, площади PCM, кабеля и разъема.

Шаг 4. Проверьте пути давления и тепла

Идентифицировать:

• Любая поверхность, которая может касаться аккумулятора

• Все компоненты, которые могут давить на батарею после закрытия.

• Состояние пены с наивысшей силой

• Близлежащие источники тепла

• Предполагаемые тепловые пути

• Положение датчика температуры

• Направление, доступное для изменения размеров

Шаг 5. Создайте производственные прототипы

Используйте представителя:

• Образцы аккумуляторов

• Материалы корпуса

• Мыло

• Клей

• печатная плата

• Отображать

• Крепежи

• Прокладка кабеля

• Зарядное устройство

• Прошивка устройства

Корпус, напечатанный на 3D-принтере, может помочь при ранней проверке посадки, но его жесткость, термическое поведение и допуски могут отличаться от серийного корпуса.

Шаг 6. Проверьте несколько условий допуска

Там, где это практически возможно, оцените комбинации, представляющие:

• Аккумулятор максимального размера в отсеке минимального размера

• Аккумулятор минимального размера в отсеке максимального размера

• Максимальная толщина пены

• Минимальное удержание пены после старения

• Аккумулятор при соответствующем уровне заряда

• Высокие и низкие рабочие температуры

• Крайние положения сборки

Шаг 7. Проверка готового продукта

Соответствующие тесты могут включать:

• Сборка и закрытие корпуса

• Визуальный осмотр после сборки

• Падение и вибрация

• Зарядка

• Максимальная продолжительная нагрузка

• Повторяющиеся пиковые нагрузки

• Повышение температуры

• Удержание кабеля

• Доступ к разъему

• Старение пены

• Термальный велоспорт

• Удаление батареи

• Ускоренное старение

• Проверка размеров в течение срока службы

• Проверка размеров при хранении

Измерьте батарею до и после соответствующих испытаний и осмотрите ее на наличие следов давления, повреждений чехла, износа кабеля, смещения пенопласта, разрушения клея и деформации корпуса.

Шаг 8: Заморозить утвержденное строительство

Контроль:

• Номер детали и версия аккумулятора

• Максимальные готовые размеры

• Модель ячейки

• ПКМ или БМС

• Разъем и провод

• Спецификация пены

• Спецификация клея

• Изоляция

• Монтажное положение

• Кабельная трасса

• Размеры корпуса

• Метод проверки

• Пределы приема

ЦЕРНЕ Система контроля качества литий-полимерных аккумуляторов охватывает отслеживание элементов, проверку конструкции, мониторинг процессов и окончательную проверку производительности. Эти средства контроля производства должны быть связаны с характеристиками батареи, которые были определены как критические при проектировании отсека.

Распространенные ошибки при проектировании батарейного отсека

Контрольный список конструкции батарейного отсека

Конверт батареи

• Подтверждена максимальная толщина готовой упаковки

• Максимальная ширина и длина подтверждена

• PCM-проекция включена

• Этикетка, лента и изоляция в комплекте.

• Выход кабеля и конверт для разъема в комплекте

• Условия измерения задокументированы

Зазор и допуски

• Минимальные размеры корпуса подтверждены

• Анализ допусков батареи и корпуса

• Допуск монтажного положения включен

• Определены запретные зоны

• Минимальный монтажный зазор подтвержден

• Обоснованный допуск на изменение размеров в течение срока службы

Механическая защита

• Никаких острых краев возле сумки.

• Нет контакта с винтами или ребрами

• Защищенные области уплотнений и выступов

• Движение батареи контролируется

• Оценены падения и вибрационные нагрузки

• Аккумулятор можно установить без применения силы

• Аккумулятор можно извлечь без повреждения чехла.

Пена и клей

• Указаны материал и марка пенопласта

• Оценивается максимальное и минимальное сжатие

• Обзор набора для старения и сжатия

• Зона контакта широкая и контролируемая

• Толщина клея включена

• Рассмотрение температурного поведения клея

• Метод удаления определяется при необходимости

Тепловой расчет

• Обнаружены близлежащие источники тепла

• Аккумулятор не используется в качестве радиатора

• Оценка температуры PCM

• Оценена температура зарядки

• Оценка температуры максимальной нагрузки

• Корпус протестирован для промышленного использования

• Расположение датчика температуры проверено

Кабель и разъем

• Определен маршрут кабеля

• Приемлемый радиус изгиба

• Предусмотрена разгрузка от натяжения

• Кабель нельзя пережимать

• Разъем можно собирать и обслуживать.

• Полярность и распиновка проверены.

• Расширение не может тянуть кабель

Валидация и производство

• Протестировано несколько образцов аккумуляторов

• Рассмотрены наихудшие комбинации допусков

• Использованные корпуса производственного назначения

• Измеренные параметры, связанные со старением или циклом

• Завершены проверки на падение и вибрацию.

• Утвержденные версии аккумуляторов и корпусов заморожены

• Пена, клей и изоляция контролируются

• Установлены требования к уведомлению об изменениях поставщика

Информация для отправки поставщику аккумуляторов LiPo

Для облегчения выбора батареи и проверки отсека предоставьте:

• Доступный чертеж аккумуляторного отсека

• Минимальные внутренние размеры

• Зоны ограниченного доступа и близлежащие компоненты

• Целевая емкость аккумулятора

• Номинальное напряжение

• Непрерывный ток

• Величина, продолжительность и частота пикового тока

• Зарядное напряжение и ток

• Цель времени выполнения

• Температура эксплуатации и хранения

• Целевой срок службы продукта

• Требования к разъему и проводу

• Требования PCM, BMS или NTC

• Условия падения и вибрации

• Способ крепления

• Предложение по пене или клею

• Требования к работоспособности

• Ожидаемый объем производства

• Целевые рынки и требования соответствия

Трехмерная модель корпуса полезна, но четкий двухмерный чертеж с размерами, допусками, видами в разрезе, расположением винтов и запретными зонами может быть более эффективным для раннего анализа.

Заключение

Надежный аккумуляторный отсек LiPo спроектирован для всей аккумуляторной системы, а не для номинального размера элемента.

В конструкции должно быть достаточно места для допусков готовой упаковки, сборки, прокладки кабелей и обоснованного изменения размеров в течение срока службы. В то же время он должен предотвращать чрезмерное движение, концентрированное давление, неконтролируемое сжатие и воздействие тепла от близлежащей электроники.

Пена, клей, изоляция, ребра корпуса, крепления и прокладка кабелей — все это влияет на конечную среду батареи. Эти детали должны быть указаны и проверены, а не оставлены на усмотрение производственной линии.

Самое главное, что не существует универсального зазора, силы сжатия или допуска набухания, применимого к каждой батарее LiPo. Окончательные значения должны основываться на выбранной ячейке, конструкции готового блока, рабочем профиле, температурном диапазоне, целевом сроке службы продукта, данных поставщика и тестировании на устройстве, предназначенном для производства.

Анализируя эти факторы до того, как конструкция корпуса будет заморожена, команды OEM-производителей могут уменьшить количество проблем с подгонкой на поздних стадиях, защитить сумку во время сборки и использования и создать более надежный путь от отбора проб батареи до массового производства.

Часто задаваемые вопросы

Какой зазор должен быть в отсеке для LiPo-аккумулятора?

Универсального значения зазора не существует. Отсек следует рассчитывать с учетом максимальных размеров готовой упаковки, минимальных размеров корпуса, требований к сборке, допусков на пену или клей, пространства для кабелей и обоснованного допуска на изменение размеров в течение предполагаемого срока службы продукта.

Должен ли LiPo-аккумулятор плотно прилегать к корпусу?

Аккумулятор следует удерживать без неконтролируемого сдавливания или местного давления. Плотная посадка, основанная только на номинальных размерах, может стать чрезмерной, когда допуски батареи, пенопласта и корпуса достигают наихудшего сочетания.

Нужно ли LiPo-аккумулятору сжатие?

В некоторых приложениях с пакетными ячейками используется контролируемое сжатие, в то время как в других используется совместимое удержание с определенным зазором. Правильный подход зависит от конструкции элемента, размера, химического состава, требований поставщика, профиля нагрузки и предполагаемого срока службы. Не копируйте значение сжатия из несвязанной ячейки.

Можно ли поместить пенопласт непосредственно на LiPo-батарею?

Для распределения контакта и контроля движения можно использовать подходящую пену, но необходимо оценить ее материал, площадь, толщину, силу сжатия, температурное поведение и характеристики старения. Маленькая или слишком жесткая подушечка из пенопласта может создавать концентрированное давление.

Как следует допускать набухание LiPo-аккумулятора?

Используйте данные о размерах поставщика и тесты на старение для конкретного применения, чтобы установить допуск. Учитывайте состояние заряда, температуру, срок службы, условия хранения, зарядное напряжение, нагрузку и приложенное давление. Не полагайтесь на общий процент.

Является ли изменение толщины ячеек мешочка признаком неисправности?

Не обязательно. Мешочные клетки могут испытывать ограниченные обратимые и связанные со старением изменения размеров. Быстрое или чрезмерное набухание, нагревание, утечка, запах, деформация корпуса или ненормальная работа должны рассматриваться как потенциально ненормальное состояние и обращаться с ними в соответствии с процедурой безопасности и обслуживания продукта.

Можно ли установить батарею под плату или дисплей?

Это возможно, но конструкция должна предотвращать расширение батареи или нагрузки на корпус, вызывающие изгиб печатной платы, подъем дисплея или вдавливание компонентов в сумку. Хрупкие и острые детали не должны становиться конструкционными упорами для аккумулятора.

Должен ли я проверять работоспособность аккумулятора при определенном уровне заряда?

Условия измерения и проверки должны быть определены совместно с поставщиком. Размеры батареи могут различаться в зависимости от степени заряженности, температуры и возраста, поэтому проверки только одной новой батареи с неуказанным уровнем заряда недостаточно.

Почему батарея подходит во время прототипирования, но не подходит в производстве?

Возможные причины включают допуск батареи, допуск формования корпуса, положение PCM, изменение пенопласта, толщину клея, прокладку кабеля, толщину этикетки, смещение сборки или различия между прототипом и производственными материалами.

Следует ли хранить лишний аккумуляторный провод под сумкой?

Обычно этого следует избегать, если только упаковка и отсек не предназначены специально для такого маршрута. Провод или разъем под сумкой могут создать точку давления и сделать установленную батарею несоответствующей высоте.

Как проверить, не сжимает ли корпус батарею?

Сравните размеры до и после закрытия корпуса, при необходимости осмотрите чувствительную к давлению пленку, проверьте батарею на наличие следов контакта, проверьте отклонение корпуса, вызванное застежкой, и проверьте условия максимального допуска батареи и минимального допуска отсека.

Когда следует заморозить конструкцию аккумуляторного отсека?

Заморозьте проект после того, как предназначенная для производства батарея, корпус, пенопласт, клей, изоляция, кабельная трасса, зарядное устройство и аппаратное обеспечение устройства прошли необходимые механические, электрические, термические, экологические проверки, проверки на старение и сборку.