LiPo Pil Bölmesi Tasarımı: Açıklık, Isı, Sıkıştırma ve Şişme Toleransı

Bir LiPo pil bölmesi, pili yerinde tutmaktan daha fazlasını yapmalıdır. Üretim toleranslarına uymalı, poşeti yoğun basınçtan korumalı, hareketi kontrol etmeli, ısıyı yönetmeli, conta ve kablo alanlarını korumalı ve ürünün hizmet ömrü boyunca beklenen boyut değişikliği için yeterli alan bırakmalıdır.

Doğru bölme boyutu, nominal hücre kalınlığına keyfi bir boşluk eklenerek belirlenemez. Ürün tasarımcılarının pil paketinin tamamını, kullanılabilir minimum muhafaza alanını, montaj malzemelerinin davranışını, çalışma sıcaklığını ve pilin eskime sonrasında beklenen durumunu değerlendirmesi gerekir.

Güvenilir bir tasarım normalde dört prensibi takip eder:

• Bölmeyi, nominal kese hücresi boyutlarına göre değil, maksimum bitmiş paket boyutlarına göre boyutlandırın.

• Çubuklardan, vidalardan, PCB kenarlarından, konektörlerden ve sert bileşenlerden kaynaklanan yerel basıncı önleyin.

• Her kese hücresinin aynı sıkıştırmayı gerektirdiğini varsaymadan kontrollü tutma kullanın.

• Şişme payını evrensel bir yüzde veya milimetre değeri yerine tedarikçi verilerinden ve cihaz düzeyinde doğrulamadan tanımlayın.

Bu kılavuz, kompakt bir elektronik cihaz için LiPo pil bölmesi tasarlarken bu ilkelerin nasıl uygulanacağını açıklamaktadır.

Pil Bölmesi Tasarımı Neden Önemlidir?

LiPo torba hücreleri, ürün tasarımcılarının ince, hafif ve düzensiz iç alanları verimli bir şekilde kullanmasına yardımcı olur. Bununla birlikte kese, sert silindirik veya metal mahfazalı bir hücreye göre daha az yapısal koruma sağlar.

Muhafaza bu nedenle pil entegrasyon sisteminin bir parçası haline gelir.

Uygun olmayan bir bölme aşağıdaki gibi sorunlara neden olabilir:

• Montaj sırasında kese hasarı

• Muhafaza kaburgalarından veya vida başlıklarından gelen basınç

• Kablo sıkışması

• Konektör girişimi

• Düşme veya titreşim sırasında pil hareketi

• Kapalı bir ürünün içinde aşırı sıcaklık

• Pilin yaşlanmasından sonra kapak deformasyonu

• Ekranda, PCB'de veya muhafazada stres

• Servis sırasında pili çıkarmanın zorluğu

• Prototip ve üretim uyumu arasındaki fark

Bir prototip mahfazaya sığan bir pilin mutlaka üretime hazır olması gerekmez. Tasarım, izin verilen en büyük pili, izin verilen en küçük bölmeyi ve köpük, yapıştırıcı, etiketler, yalıtım ve montaj konumundaki değişiklikleri dikkate almalıdır.

Bitmiş Pil Zarfı ile Başlayın

Pil model numarası genellikle kese hücresinin yaklaşık kalınlığını, genişliğini ve uzunluğunu açıklar. Üründe kurulu olan aksamın tamamını mutlaka açıklamaz.

Bitmiş bir LiPo pil ayrıca şunları içerebilir:

• Koruma devre modülü

• MOSFET'ler ve diğer elektronik bileşenler

• Nikel sekmeleri

• Yalıtım bandı

• Dış ambalaj

• Yapıştırıcı

• Etiket

• Teller

• Bağlayıcı

• NTC termistörü

• İletişim potansiyelleri

• Katlanmış conta veya sekme alanları

Bu bileşenler ana hücre gövdesinin dışına çıkıntılar oluşturabilir. PCM alanı aktif hücre alanından daha kalın olabilirken konnektör ve kablo ek yönlendirme alanı gerektirebilir.

Kompakt boyutlar öncelikli olduğunda ZERNE'nin ince lityum polimer pil seçenekleri mevcut alan, kapasite hedefi, konektör konumu ve koruma gereksinimlerine göre değerlendirilebilir. Ancak daha ince bir hücrenin seçilmesi tolerans ve yaşlanma payı ihtiyacını ortadan kaldırmaz.

Tolerans Yığınıyla Açıklığı Hesaplama

Pil bölmesi açıklığı, nominal CAD değerleri yerine en kötü durum boyutlarına göre hesaplanmalıdır.

Basitleştirilmiş bir kalınlık-yön hesaplaması şu şekilde ifade edilebilir:

Kalan tasarım marjı = minimum bölme derinliği − maksimum bitmiş paket kalınlığı − yalıtım ve bariyer kalınlığı − montaj açıklığı − planlanan boyut değişikliği payı

Köpük veya sıkıştırılabilir başka bir tutma malzemesi kullanılıyorsa, bunun kurulu kalınlığı ve sıkıştırma aralığı da dahil edilmelidir.

Aynı prensip genişlik ve uzunluk için de geçerlidir:

Minimum yan açıklık = mevcut minimum muhafaza boyutu − maksimum akü boyutu − gerekli montaj ve hareket payı

Sonuç, aşağıdakilerin izin verilen en kötü kombinasyonu altında kabul edilebilir kalmalıdır:

• Pil kalınlığı toleransı

• Muhafaza kalıplama toleransı

• Köpük kalınlığı toleransı

• Yapışkan kalınlığı

• Etiket ve yalıtım kalınlığı

• PCB konumu

• Vida başlığı konumu

• Montaj ofseti

• Sıcaklığa bağlı malzeme değişimi

• Beklenen pil boyutu değişikliği

Her maksimum ve minimum koşulun eşit derecede muhtemel olduğunu varsaymayın. Resmi bir tolerans analizi, ürün riskine ve üretim hacmine bağlı olarak en kötü durum istiflemesini, istatistiksel analizi veya her ikisini birden kullanabilir. Seçilen yöntem belgelenmelidir.

Bölmeyi Fonksiyonel Bölgelere Ayırın

Tek bir boşluk değeri, pil alanının tamamını yeterince tanımlamaz. Farklı alanların farklı tedavilere ihtiyacı vardır.

Pil çizimi ana hücre gövdesini, sızdırmazlık kenarlarını, PCM'yi, kablo çıkışını, konnektörü ve herhangi bir kısıtlı basınç alanını tanımlamalıdır. Paketi basit bir dikdörtgen blok olarak ele almak, önemli müdahale noktalarını gizleyebilir.

Keseyi Yerel Basınçtan Koruyun

Bir LiPo poşeti keskin kenarlara, açıkta kalan bağlantı elemanlarına, pürüzlü yüzeylere veya küçük sert çıkıntılara dayanmamalıdır.

Potansiyel baskı noktaları şunları içerir:

• Vida uçları

• Vida patronları

• Enjeksiyonla kalıplanmış kaburgalar

• PCB köşeleri

• Bileşen uçları

• Konektör muhafazaları

• Sac metal kenarları

• Yanlış hizalanmış köpük

• Yapışkan boncuklar

• Muhafaza klipleri

• Montaj sırasında kalan kalıntılar

Kuvvet küçük bir alan üzerinde yoğunlaştığından, yerel basınç geniş, eşit dağılmış temastan daha endişe vericidir.

Uzak Durma Bölgelerini Kullanın

Etrafında uzak durma bölgelerini tanımlayın:

• Kese çevresi

• Sızdırmazlık kenarları

• Katlanmış sekmeler

• Hücreden PCM'ye geçiş

• PCM bileşenleri

• Kablo lehim bağlantıları

• Tel çıkış noktaları

Nominal bataryanın dışında görünen bir çıkıntı yine de maksimum boyuttaki bir pakete veya biraz yanlış hizalanmış bir üretim ünitesine temas edebilir. Bu nedenle, uzak durulan bölgeler akü toleransını ve montaj konumu toleransını içermelidir.

Kapalı Muhafazayı İnceleyin

Çoğu parazit sorunu ancak cihaz tamamen monte edildikten sonra ortaya çıkar.

Tasarım doğrulaması sırasında şunları onaylayın:

• Kapak, pili aşağıya doğru zorlamadan kapanır.

• Bağlantı elemanları hücre üzerinde baskı oluşturmaz.

• Pil, uyumsuz iki mahfaza yüzeyi arasında sıkışıp kalamaz.

• Bir PCB veya ekran, pili yapısal bir destek olarak kullanmaz.

• Kablo, pil ile sert kenar arasından geçmez.

• Köpük kapatıldıktan sonra istenilen pozisyonda kalır.

• Yapıştırıcı sert bir yerel çıkıntı halinde toplanmaz.

• Düşme veya titreşim yükleri aküyü keskin bir duruma getiremez.

Bölmeli muhafazalar, basınca duyarlı filmler, şeffaf prototipler, boyutsal tarama ve kontrollü sökme incelemeleri, gizli temas noktalarının ortaya çıkarılmasına yardımcı olabilir.

Gerçek Cihazın Çevresindeki Termal Ortamı Tasarlayın

Pil ısısı yalnızca hücreden gelmez. Akım yolunun tamamı şarj etme, boşaltma, başlatma veya tekrarlanan pik yükler sırasında ısı üretebilir.

Olası ısı kaynakları şunları içerir:

• Hücre iç direnci

• PCM veya BMS MOSFET'ler

• Sigorta ve akım algılama bileşenleri

• Nikel bağlantıları

• Teller

• Konektör terminalleri

• Şarj cihazı elektroniği

• Gerilim dönüştürücüler

• İşlemciler

• Ekranlar

• Motorlar

• Kablosuz vericiler

Kapalı bir mahfaza, açık tezgah testi sırasında dağılacak olan ısıyı tutabilir. Bu nedenle pilin üretim amaçlı mahfazada son elektronik parçalar, köpük, yapıştırıcı, şarj sistemi ve çalışma profiliyle birlikte test edilmesi gerekir.

Pili Isı Emici Olarak Kullanmaktan Kaçının

Pili doğrudan işlemciye, güç dönüştürücüye, şarj cihazı IC'sine, ekran arka ışığına veya motora yerleştirmek, cihazın ürettiği ısıyı hücreye aktarabilir.

Pratik olduğu yerde:

• Pili ana ısı üreten bileşenlerden ayırın.

• Sıcak elektroniklerden muhafazaya kadar tanımlanmış bir termal yol sağlayın.

• Isıyı kesenin içinden yönlendirmekten kaçının.

• Termal bariyerleri yalnızca toplam muhafaza sıcaklığı üzerindeki etkilerini kontrol ettikten sonra kullanın.

• PCM alanını diğer konsantre ısı kaynaklarından uzak tutun.

• Ürün destekliyorsa, cihaz çalışırken şarjı değerlendirin.

Pilin etrafına yalıtım eklemek, yakındaki bir bileşenden doğrudan ısı transferini azaltabilir, ancak aynı zamanda pilin kendisi tarafından üretilen ısıyı da hapsedebilir. Bu nedenle termal tasarım komple bir sistem olarak değerlendirilmelidir.

En Kötü İlgili Koşulları Test Edin

Termal test, makul olarak en yüksek pil veya bileşen sıcaklığını üretebilecek aşağıdaki gibi koşulları kapsamalıdır:

• Maksimum amaçlanan sürekli yük

• Tekrarlanan tepe akım işlemi

• İzin verilen maksimum akımda şarj etme

• Cihaz etkinken şarj etme

• Yüksek ortam sıcaklığı

• İlgili olduğu yerde doğrudan güneş ışığı veya harici bir ısı kaynağı

• Minimum havalandırma

• Ağır yük altında düşük akü şarj durumu

• Eski pilin elektriksel özellikleri

• Maksimum kalınlıkta köpük veya yalıtım

• Üretim amaçlı muhafaza malzemeleri

Harici muhafaza sıcaklığından daha fazlasını ölçün. Tasarıma bağlı olarak ilgili ölçüm noktaları hücre yüzeyini, PCM'yi, konnektörü, kabloları, şarj devresini, yakındaki PCB'yi ve kullanıcı temas yüzeyini içerebilir.

Konum Sıcaklığının Kasıtlı Olarak Algılanması

Pil bir NTC termistörü kullanıyorsa konumu, şarj veya koruma sisteminin kontrol etmesi amaçlanan sıcaklığı temsil etmelidir.

Kontrol etmek:

• NTC spesifikasyonu ve direnç eğrisi

• Sensör konumu

• Termal kontak

• Konektör pin çıkışı

• Cihaz yorumu

• Şarj ve deşarj limitleri

• Açık veya kısa devre yapmış bir sensöre tepki

• Hücre ve sensör arasındaki sıcaklık gecikmesi

Bir NTC bir sıcaklık sinyali sağlar. Şarj cihazının, cihazın, PCM'nin veya BMS'nin bu sinyali yorumlaması ve gerekli işlemi yapması gerekir.

Tutma Sıkıştırmayla Aynı Değildir

Pilin aşırı hareket etmesi engellenmelidir ancak yerinde tutmak otomatik olarak sert bir sıkıştırma gerektirmez.

Tasarımcılar şunları birbirinden ayırmalıdır:

• Açıklık: tolerans, montaj veya boyut değişikliği için gereken boş alan

• Tutma: normal kullanım, titreşim veya düşme olayları sırasında pil hareketini sınırlayan özellikler

• Ön yükleme: köpük veya başka bir uyumlu malzeme tarafından uygulanan kontrollü bir başlangıç ​​kuvveti

• Sıkıştırma: kurulu yapı tarafından hücre yüzeylerine uygulanan kuvvet

Bu koşullar örtüşebilir ancak birbirinin yerine geçemez.

Uyumlu Tutma Ne Zaman Yardımcı Olabilir?

Uygun bir köpük veya elastomer şunları yapabilir:

• Üretim varyasyonunu benimseyin

• Pil hareketini azaltın

• İletişimi geniş bir alana dağıtın

• Torbayı yakındaki sert yüzeylerden koruyun

• Sınırlı mekanik şoku absorbe edin

• Bazı boyut değişikliklerine uyum sağlayın

Ancak köpük sadece kalınlığa göre seçilmemelidir. Kuvvet-sapma davranışı önemlidir.

Kalın, sert bir köpük, küçük bir boşluğa monte edildiğinde aşırı kuvvet uygulayabilir. Çok yumuşak bir köpük, kalıcı bir sıkıştırma seti alabilir ve eskime sonrasında pilin tutulmasını durdurabilir.

Değerlendirmek:

• Nominal köpük kalınlığı

• Kalınlık toleransı

• Sıkıştırma aralığı

• Minimum ve maksimum kurulu boşluklarda kuvvet

• Sıkıştırma seti

• Sıcaklık bağımlılığı

• Yaşlanma davranışı

• Yanıcılık gereksinimleri

• Kimyasal uyumluluk

• Yapışkan davranış

• Montaj sırasında konumun korunması

Maksimum kuvvet durumu en kalın pil, en kalın köpük ve en küçük bölmede ortaya çıkabilir. Minimum tutma koşulu en ince pil, en ince köpük, en büyük bölme ve eskimiş köpük ile ortaya çıkabilir.

Her iki koşulun da kontrol edilmesi gerekir.

Yerel veya Kontrolsüz Sıkıştırmadan Kaçının

Kötü sıkıştırma tasarımları şunları içerir:

• Kesenin ortasına baskı yapan dar bir kaburga

• Bir hücre yüzüne temas eden bir vida başlığı

• İnce köpüğü bastıran sert bir PCB bileşeni

• Konsantre bir yük üreten küçük bir köpük ped

• Sabitlemeden sonra hücrenin üzerine eğilen bir mahfaza kapağı

• Akünün altına eşit olmayan şekilde uygulanan yapıştırıcı

• Hücre ve mahfaza arasında sıkışmış bir konektör

• Köpük şişme yönünün sadece bir kısmını kaplıyor

Bir hücre tedarikçisi kontrollü bir sıkıştırma aralığı belirtirse muhafaza ve tutma sistemi bu gereksinime göre tasarlanmalı ve doğrulanmalıdır. Farklı bir kese hücresinden, kimyasal maddeden, boyuttan veya uygulamadan gelen sıkıştırma değerleri otomatik olarak kopyalanmamalıdır.

Haklı Bir Şişme Ödeneği Sağlayın

'Şişme payı', gözle görülür şekilde arızalanmış bir akünün hizmette kalması gerektiği anlamına gelmez. Bu, bölmenin, pil ve bitişik bileşenler üzerinde zararlı basınçtan kaçınırken, onaylı çalışma ömrü boyunca beklenen boyutsal davranışa göre tasarlandığı anlamına gelir.

Kese hücresi kalınlığı çeşitli mekanizmalar nedeniyle değişebilir:

• Şarj ve deşarj sırasında geri döndürülebilir değişiklikler

• Sıcaklığa bağlı genleşme

• Kademeli yaşlanmaya bağlı kalınlık artışı

• Bozunma veya anormal koşullarla ilişkili gaz üretimi

Bu mekanizmalar tek bir aynı durum olarak ele alınmamalıdır.

Doğrulanmış sınırlar dahilinde beklenen küçük bir kalınlık değişikliği, hızlı büyüme, alışılmadık ısı, koku, sızıntı, muhafaza deformasyonu veya performans kaybının eşlik ettiği anormal şişmeden farklıdır. Bir ürün, anormal akü koşulları için tanımlanmış denetim ve servis kriterlerine sahip olmalıdır.

Evrensel Şişme Yüzdesi Kullanmayın

Gerekli ödenek aşağıdaki gibi faktörlere bağlıdır:

• Hücre kimyası

• Elektrot tasarımı

• Nominal kalınlık

• Maksimum şarj voltajı

• Şarj durumu aralığı

• Şarj ve deşarj akımı

• Çalışma sıcaklığı

• Depolama sıcaklığı

• Yüksek şarj durumunda geçirilen süre

• Döngü ömrü hedefi

• Takvim ömrü hedefi

• Uygulanan sıkıştırma

• Hücre üretim varyasyonu

• Kullanım ömrü sonu kriterleri

Pil tedarikçisi, önerilen hücre ve kullanım koşulları için geçerli boyut sınırlarını veya test verilerini sağlamalıdır. Tedarikçinin yeterli bilgi sağlayamaması durumunda tasarım ekibi, kontrollü yaşlandırma ve cihaz düzeyinde doğrulama yoluyla ödenek oluşturmalıdır.

Pilin Neye Karşı Baskı Yapabileceğini Düşünün

Kalınlık artarsa ​​hangi bileşenin yükü aldığını belirleyin.

Olası sonuçlar şunları içerir:

• Ekran kaldırma

• Kapak deformasyonu

• PCB bükme

• Konektör yer değiştirmesi

• Yapışkan ayırma

• Çevresel sızdırmazlık kaybı

• Torba üzerinde artan basınç

• Muhafazayı açmanın zorluğu

• Pilin çıkarılması sırasında hasar

Bölme, pil genleşmesini doğrudan hassas bir ekrana, keskin PCB özelliğine veya sert bir bağlantı elemanına aktarmamalıdır.

Uygun olduğunda uyumlu malzemeler ve tanımlanmış bir genişleme yönü kullanın. Boyutlar değiştikçe torbanın çevresinin ve mühürleme alanlarının korunduğundan emin olun.

Yapıştırıcı, Köpük ve Yalıtım Hesabı

Montaj malzemeleri hem mekanik hem de termal tasarımı etkiler.

Yapıştırıcı

Yapışkan hareketi engelleyebilir ancak aynı zamanda:

• Planlanmamış kalınlık ekle

• Düzensiz bir destek yüzeyi oluşturun

• Hizmetin kaldırılmasını zorlaştırın

• Çıkarma sırasında torbaya zarar verin

• Yüksek sıcaklıkta güç kaybı

• Uzun süreli yük altında sürünme

• İstenilen termal yolu engelleyin

Pilin bakımı yapılabilir durumdaysa, erişilebilir bir çekme halkası veya başka bir onaylı serbest bırakma özelliği gibi kontrollü bir çıkarma yöntemi ekleyin. Çıkarma kuvveti ve yönü, poşeti katlamamalı, delmemeli veya keskin bir şekilde bükmemelidir.

Köpük

Köpük geniş, öngörülebilir temas sağlamalıdır. Küçük pedler yüksek yerel yükler oluşturabilir ve montaj sırasında paketin eğilmesine neden olabilir.

Köpüğü belgeleyin:

• Malzeme

• Seviye

• Kalınlık

• Yoğunluk

• Sertlik veya kuvvet-sapma verileri

• Yapıştırıcı

• Konum

• Alan

• Oryantasyon

• Sıkıştırma aralığı

'Gerektikçe köpük ekleyin', üretime hazır bir pil montaj özelliği değildir.

Yalıtım ve Bariyerler

Akü ile iletken veya aşındırıcı yüzeyler arasında izolasyon gerekebilir. Kalınlığı, kenar kapsamı, sıcaklık derecesi ve montaj hasarına karşı direnci tasarıma dahil edilmelidir.

Montaj sırasında kayan ince bir film, poşeti güvenilir bir şekilde koruyamaz. Tasarım, konumunu kontrol etmeli ve kıvrımları veya açıkta kalan kenarları önlemelidir.

Kablo ve Konektör Alanını Ayrı Ayrı Tasarlayın

Kablo, pilin etrafındaki boş alanın bir parçası olarak değerlendirilmemelidir.

Bölme şunları sağlamalıdır:

• Tanımlanmış bir kablo rotası

• Yeterli bükülme yarıçapı

• Gerilim azaltma

• Keskin kenarlardan açıklık

• Konektör bağlantısı için alan

• Muhafaza klipslerine ve vidalara karşı koruma

• Montaj için erişim

• Tekrarlanan esnemeye karşı koruma

• Doğru konnektör yönlendirmesi

• Polarite ve pin çıkışı kontrolü

Pil ve cihaz tasarımları özellikle buna izin vermedikçe, fazla kabloyu kesenin altına zorlamayın. Döngülü bir kablo, bir basınç noktası oluşturabilir ve pil konumunun tutarsız olmasına neden olabilir.

Pilin kalınlığı değiştiğinde kablo çıkışı da açık kalmalıdır. Aksi takdirde genleşme teli çekebilir, lehim bağlantısını zorlayabilir veya konnektörü hareket ettirebilir.

Mühür ve Tırnak Alanlarını Yapısal Yüklerden Arındırın

Üst conta, yan contalar, katlanmış kenarlar ve tırnak geçişi özel dikkat gerektirir.

Kaçınmak:

• Contanın keskin katlanması

• Sekme alanı boyunca sıkıştırma

• Tırnakların kablo üzerinden çekilmesi

• Torba kenarının yanında bir vida çıkıntısının bulunması

• Contanın konumlandırma durdurucusu olarak kullanılması

• Kabloyu katlanmış kenar üzerinden yönlendirme

• Yapıştırıcının amaçlanan conta geometrisini engellediği yere uygulanması

Mekanik durdurucular onaylı alanlara etki etmeli ve yükleri uygun şekilde dağıtmalıdır. Tedarikçi çizimi basıncın, bükülmenin veya yapıştırıcının kısıtlı olduğu alanları tanımlamalıdır.

Pratik Bir LiPo Pil Bölmesi Tasarım Süreci

1. Adım: Cihaz Gereksinimlerini Tanımlayın

Belge:

• Mevcut üç boyutlu alan

• Gerekli kapasite ve çalışma süresi

• Nominal voltaj

• Sürekli ve tepe akımı

• Şarj yöntemi ve akım

• Çalışma ve depolama sıcaklıkları

• Beklenen ürün ömrü

• Montaj süreci

• Düşme ve titreşim gereksinimleri

• Servis kolaylığı

• Hedef pazarlar ve geçerli gereksinimler

Adım 2: Bitmiş Paket Çizimini Alın

Aşağıdakileri içeren bir çizim isteyin:

• Maksimum kalınlık, genişlik ve uzunluk

• Boyutsal toleranslar

• PCM konumu

• Maksimum yerel projeksiyonlar

• Mühür ve sekme alanları

• Kablo çıkışı

• Tel uzunluğu

• Bağlayıcı

• Etiket ve yalıtım

• Ölçüm koşulları

• Kısıtlı basınç alanları

ZERNE'nin özel Li-polimer pil çözümleri, bir OEM cihazının elektrik ve mekanik gereksinimlerine göre hücre seçimini, PCM veya BMS'yi, NTC'yi, kabloları, konektörleri, yalıtımı ve paket boyutlarını birleştirebilir.

Adım 3: Hoşgörü Modelini Oluşturun

Karşılaştırmak:

• Maksimum bitmiş pil

• Minimum muhafaza alanı

• Köpük ve yapıştırıcı toleransları

• Montaj konumu

• Uzak durulması gereken bölgeler

• Kablo güzergahı

• Boyut değişikliği payı

Analizi kalınlık, genişlik, uzunluk, PCM, kablo ve konnektör alanları için ayrı ayrı gerçekleştirin.

Adım 4: Basınç ve Isı Yollarını Gözden Geçirin

Tanımlamak:

• Aküye temas edebilecek her yüzey

• Kapandıktan sonra aküye baskı yapabilecek her bileşen

• En yüksek kuvvette köpük durumu

• Yakındaki ısı kaynakları

• Amaçlanan termal yollar

• Sıcaklık sensörü konumu

• Boyutsal değişim için mevcut yön

Adım 5: Üretim Amaçlı Prototipler Oluşturun

Temsilciyi kullanın:

• Pil örnekleri

• Muhafaza malzemeleri

• Köpük

• Yapıştırıcı

• PCB'ler

• Görüntülemek

• Bağlantı Elemanları

• Kablo yönlendirme

• Şarj cihazı

• Cihaz yazılımı

3D baskılı muhafaza erken montaj kontrollerine yardımcı olabilir ancak sertliği, termal davranışı ve toleransları üretim muhafazasından farklı olabilir.

Adım 6: Çoklu Tolerans Koşullarını Test Edin

Mümkün olduğunda aşağıdakileri temsil eden kombinasyonları değerlendirin:

• Minimum boyutlu bölmede maksimum boyutlu pil

• Maksimum boyutlu bölmede minimum boyutlu pil

• Maksimum köpük kalınlığı

• Yaşlandırma sonrasında minimum köpük tutma

• İlgili şarj durumlarında pil

• Yüksek ve düşük çalışma sıcaklıkları

• Montaj konumu aşırılıkları

Adım 7: Tüm Ürünü Doğrulayın

İlgili testler şunları içerebilir:

• Montaj ve mahfazanın kapatılması

• Montajdan sonra görsel inceleme

• Düşme ve titreşim

• Şarj etme

• Maksimum sürekli yük

• Tekrarlanan pik yükler

• Sıcaklık artışı

• Kablo tutma

• Bağlayıcı erişimi

• Köpük yaşlandırma

• Termal bisiklet

• Pilin çıkarılması

• Hızlandırılmış yaşlanma

• Çevrim ömrü boyut kontrolleri

• Depolama boyut kontrolleri

İlgili testlerden önce ve sonra pili ölçün ve basınç işaretleri, kese hasarı, kablo aşınması, köpük kayması, yapışkan arızası ve mahfaza deformasyonu açısından inceleyin.

Adım 8: Onaylanmış Yapıyı Dondurun

Kontrol:

• Pil parça numarası ve revizyonu

• Maksimum bitmiş boyutlar

• Hücre modeli

• PCM veya BMS

• Konektör ve tel

• Köpük spesifikasyonu

• Yapıştırıcı özellikleri

• Yalıtım

• Montaj konumu

• Kablo güzergahı

• Muhafaza boyutları

• Muayene yöntemi

• Kabul sınırları

ZERNE'nin Li-polimer pil kalite kontrol sistemi, hücre izlemeyi, yapısal incelemeyi, süreç izlemeyi ve nihai performans doğrulamayı kapsar. Bu üretim kontrolleri, bölme tasarımı sırasında kritik olarak tanımlanan pil özelliklerine bağlanmalıdır.

Yaygın Pil Bölmesi Tasarım Hataları

Pil Bölmesi Tasarımı Kontrol Listesi

Pil Zarfı

• Maksimum bitmiş paket kalınlığı onaylandı

• Maksimum genişlik ve uzunluk onaylandı

• PCM projeksiyonu dahil

• Etiket, bant ve yalıtım dahildir

• Kablo çıkışı ve konnektör zarfı dahildir

• Belgelenen ölçüm koşulları

Açıklık ve Toleranslar

• Minimum muhafaza boyutları onaylandı

• Pil ve muhafaza toleransları analiz edildi

• Montaj konumu toleransı dahil

• Uzak durma bölgeleri tanımlandı

• Minimum montaj mesafesi onaylandı

• Hizmet ömrü boyut değişikliği ödeneği haklı

Mekanik Koruma

• Torbanın yakınında keskin kenarlar yok

• Vida veya kaburga teması yok

• Mühür ve sekme alanları korunuyor

• Pil hareketi kontrollü

• Düşme ve titreşim yükleri değerlendirildi

• Pil zorlamadan takılabilir

• Pil, keseye zarar vermeden çıkarılabilir

Köpük ve Yapıştırıcı

• Köpük malzemesi ve sınıfı belirtildi

• Maksimum ve minimum sıkıştırma değerlendirildi

• Yaşlandırma ve sıkıştırma seti gözden geçirildi

• Temas alanı geniş ve kontrollüdür

• Yapışkan kalınlığı dahil

• Yapıştırıcı sıcaklığı davranışı incelendi

• Gerektiğinde tanımlanan kaldırma yöntemi

Termal Tasarım

• Yakındaki ısı kaynakları belirlendi

• Pil, soğutucu olarak kullanılmaz

• PCM sıcaklığı değerlendirildi

• Şarj sıcaklığı değerlendirildi

• Maksimum yük sıcaklığı değerlendirildi

• Üretim amaçlı muhafaza test edildi

• Sıcaklık sensörünün konumu doğrulandı

Kablo ve Konektör

• Kablo güzergahı tanımlandı

• Bükülme yarıçapı kabul edilebilir

• Gerilim azaltma sağlandı

• Kablo sıkıştırılamaz

• Konektör monte edilebilir ve bakımı yapılabilir

• Polarite ve pin çıkışı doğrulandı

• Genişletme kabloyu çekemez

Doğrulama ve Üretim

• Birden fazla pil örneği test edildi

• En kötü durum tolerans kombinasyonları gözden geçirildi

• Kullanılan üretim amaçlı muhafazalar

• Yaşlanma veya döngüyle ilgili ölçülen boyutlar

• Düşme ve titreşim denetimleri tamamlandı

• Onaylanan pil ve muhafaza revizyonları dondurulmuş

• Köpük, yapıştırıcı ve izolasyon kontrollü

• Tedarikçi değişiklik bildirimi gereklilikleri belirlendi

LiPo Pil Tedarikçisine Gönderme Bilgileri

Pil seçimini ve bölme incelemesini desteklemek için şunları sağlayın:

• Mevcut pil alanı çizimi

• Minimum iç boyutlar

• Kısıtlanmış alanlar ve yakındaki bileşenler

• Hedef pil kapasitesi

• Nominal voltaj

• Sürekli akım

• Tepe akımı büyüklüğü, süresi ve frekansı

• Şarj voltajı ve akımı

• Çalışma zamanı hedefi

• Çalışma ve depolama sıcaklıkları

• Ürün ömrü hedefi

• Konektör ve kablo gereksinimleri

• PCM, BMS veya NTC gereksinimleri

• Düşme ve titreşim koşulları

• Montaj yöntemi

• Köpük veya yapıştırıcı önerisi

• Servis kolaylığı gereksinimleri

• Beklenen üretim hacmi

• Hedef pazarlar ve uyumluluk gereksinimleri

Üç boyutlu bir mahfaza modeli faydalıdır ancak boyutları, toleransları, kesit görünümlerini, vida konumlarını ve uzak tutulan bölgeleri içeren net bir iki boyutlu çizim, erken inceleme için daha etkili olabilir.

Çözüm

Güvenilir bir LiPo pil bölmesi, nominal kese hücresi boyutunda değil, tüm pil sisteminin etrafında tasarlanmıştır.

Tasarım, bitmiş paket toleransları, montaj, kablo yönlendirme ve gerekçeli hizmet ömrü boyut değişikliği için yeterli alan sağlamalıdır. Aynı zamanda aşırı hareketi, yoğun basıncı, kontrolsüz sıkıştırmayı ve yakındaki elektroniklerden gelen ısıya maruz kalmayı da önlemelidir.

Köpük, yapıştırıcı, yalıtım, mahfaza kirişleri, bağlantı elemanları ve kablo yönlendirmelerinin tümü nihai pil ortamını etkiler. Bu ayrıntılar, üretim hattının ayarlanmasına bırakılmak yerine belirtilmeli ve doğrulanmalıdır.

En önemlisi, her LiPo pil için geçerli olan evrensel bir boşluk, sıkıştırma kuvveti veya şişme payı yoktur. Nihai değerler seçilen hücreye, bitmiş paket yapısına, çalışma profiline, sıcaklık aralığına, ürün ömrü hedefine, tedarikçi verilerine ve üretim amaçlı cihazdaki testlere dayanmalıdır.

OEM ekipleri muhafaza tasarımı dondurulmadan önce bu faktörleri gözden geçirerek son aşamadaki uyum sorunlarını azaltabilir, montaj ve kullanım sırasında poşeti koruyabilir ve pil örneklemesinden seri üretime kadar daha güvenilir bir yol oluşturabilir.

Sıkça Sorulan Sorular

Bir LiPo pil bölmesinde ne kadar boşluk olmalıdır?

Evrensel bir boşluk değeri yoktur. Bölme, maksimum bitmiş paket boyutları, minimum muhafaza boyutları, montaj gereksinimleri, köpük veya yapışkan toleransları, kablo alanı ve ürünün amaçlanan ömrü boyunca boyut değişikliğine ilişkin gerekçeli ödenek kullanılarak hesaplanmalıdır.

Bir LiPo pil muhafazaya sıkıca oturmalı mı?

Akü kontrolsüz sıkılmadan veya yerel basınç uygulanmadan muhafaza edilmelidir. Yalnızca nominal boyutlara dayalı sıkı bir uyum, pil, köpük ve mahfaza toleransları en kötü durum kombinasyonuna ulaştığında aşırı hale gelebilir.

LiPo pilin sıkıştırmaya ihtiyacı var mı?

Bazı kese hücresi uygulamaları kontrollü sıkıştırmayı kullanırken diğerleri tanımlanmış açıklıkla uyumlu tutmayı kullanır. Doğru yaklaşım hücre tasarımına, boyutuna, kimyasına, tedarikçi gereksinimlerine, yük profiline ve amaçlanan ömre bağlıdır. İlgisiz bir hücreden sıkıştırma değeri kopyalamayın.

Köpük doğrudan LiPo pilin üzerine yerleştirilebilir mi?

Teması dağıtmak ve hareketi kontrol etmek için uygun köpük kullanılabilir, ancak malzemesi, alanı, kalınlığı, sıkıştırma kuvveti, sıcaklık davranışı ve eskime özellikleri değerlendirilmelidir. Küçük veya aşırı sert bir köpük ped, konsantre basınç oluşturabilir.

LiPo pilin şişmesine nasıl izin vermeliyim?

Bir pay oluşturmak için tedarikçinin boyutsal verilerini ve uygulamaya özel yaşlandırma testlerini kullanın. Şarj durumunu, sıcaklığı, çevrim ömrünü, depolamayı, şarj voltajını, yükü ve uygulanan basıncı göz önünde bulundurun. Genel bir yüzdeye güvenmeyin.

Tüm kese hücre kalınlığındaki değişiklikler bir başarısızlık belirtisi midir?

Mutlaka değil. Kese hücreleri sınırlı geri dönüşümlü ve yaşlanmaya bağlı boyutsal değişiklikler yaşayabilir. Hızlı veya aşırı şişme, ısı, sızıntı, koku, mahfazanın deformasyonu veya anormal performans, potansiyel olarak anormal bir durum olarak ele alınmalı ve ürünün güvenlik ve servis prosedürüne göre ele alınmalıdır.

Pil PCB veya ekranın altına takılabilir mi?

Mümkün olabilir ancak tasarım, pilin genleşmesini veya mahfaza yüklerinin PCB'yi bükmesini, ekranı kaldırmasını veya bileşenleri kesenin içine bastırmasını önlemelidir. Kırılgan ve keskin bileşenler pilin yapısal engeli haline gelmemelidir.

Pilin uygunluğunu belirli bir şarj durumunda test etmeli miyim?

Ölçüm ve doğrulama koşulları tedarikçiyle birlikte tanımlanmalıdır. Pil boyutları şarj durumuna, sıcaklığa ve yaşa göre değişiklik gösterebilir; bu nedenle yalnızca yeni bir pilin belirtilmemiş bir şarj durumunda kontrol edilmesi yeterli değildir.

Pil neden prototipleme sırasında takılıp üretimde uymuyor?

Olası nedenler arasında pil toleransı, muhafaza kalıplama toleransı, PCM konumu, köpük değişimi, yapışkan kalınlığı, kablo yönlendirmesi, etiket kalınlığı, montaj ofseti veya prototip ile üretim malzemeleri arasındaki farklar yer alır.

Fazla akü kablosu kesenin altında mı saklanmalı?

Paket ve bölme bu yönlendirme için özel olarak tasarlanmadıkça, genellikle bundan kaçınılmalıdır. Torbanın altındaki bir tel veya konektör bir basınç noktası oluşturabilir ve takılı pilin yüksekliğinin tutarsız olmasına neden olabilir.

Muhafazanın pili sıkıştırıp sıkıştırmadığını nasıl kontrol edebilirim?

Mahfazanın kapatılmasından önce ve sonra boyut ölçümlerini karşılaştırın, uygun olduğunda basınca duyarlı filmi inceleyin, aküyü temas işaretleri açısından inceleyin, bağlantı elemanının neden olduğu mahfaza sapmasını inceleyin ve maksimum akü ve minimum bölme toleransı koşullarını test edin.

Pil bölmesi tasarımı ne zaman dondurulmalıdır?

Üretim amaçlı pil, muhafaza, köpük, yapıştırıcı, yalıtım, kablo yolu, şarj cihazı ve cihaz donanımı gerekli mekanik, elektrik, termal, çevresel, eskime ve montaj doğrulamasını geçtikten sonra tasarımı dondurun.