Lượt xem: 0 Tác giả: Nhóm nội dung kỹ thuật về pin ZERNE Thời gian xuất bản: 15-08-2026 Nguồn gốc: Địa điểm
Nên chọn bộ pin lithium-ion có thể sạc lại như một phần của hệ thống thiết bị hoàn chỉnh. Điện áp, công suất, dòng điện, kích thước, đầu nối, mạch bảo vệ và bộ sạc đều ảnh hưởng đến việc thành phẩm có hoạt động đáng tin cậy hay không.
Một bộ pin phù hợp trong danh mục có thể vẫn không đáp ứng được yêu cầu của thiết bị OEM. Nó có thể phù hợp về mặt điện nhưng không phù hợp về mặt cơ học, cung cấp đủ công suất danh định nhưng không đủ dòng điện cực đại hoặc hoạt động trong quá trình thử nghiệm trong phòng thí nghiệm nhưng yêu cầu BMS hoặc đầu nối khác để sản xuất.
Vì lý do này, nhóm OEM nên đánh giá bộ pin theo điều kiện hoạt động thực tế của thiết bị thay vì chỉ chọn theo mAh hoặc kích thước vật lý.
ZERNE cung cấp giải pháp gói pin lithium cho các ứng dụng yêu cầu điện áp, công suất, kích thước, hệ thống bảo vệ và cấu hình đầu nối tùy chỉnh.
Chọn bộ pin lithium-ion có thể sạc lại theo thứ tự sau:
Xác định dải điện áp và kiến trúc nguồn của thiết bị.
Đo nhu cầu hiện tại bình thường, tối đa và cao điểm.
Đặt mục tiêu thời gian và năng lượng hoạt động cần thiết.
Kiểm tra ngăn chứa pin, kích thước, tuyến cáp và giới hạn trọng lượng.
Chọn cấu hình tế bào và thành phần hóa học của pin phù hợp.
Ghép BMS, PCM, bộ sạc và đầu nối với gói.
Xác nhận nhiệt độ hoạt động và điều kiện môi trường.
Kiểm tra các mẫu nguyên mẫu bên trong thiết bị thực tế.
Xem xét tính nhất quán trong sản xuất, tài liệu và hỗ trợ tùy chỉnh.
Chỉ phê duyệt bộ pin cuối cùng sau khi xác nhận về điện, cơ khí và hệ thống.
Bộ pin tốt nhất không nhất thiết phải là bộ pin có dung lượng cao nhất. Nó là thiết bị đáp ứng đồng thời các yêu cầu về điện áp, năng lượng, dòng điện, cơ khí, an toàn và sản xuất của thiết bị.
Trước khi liên hệ với nhà cung cấp pin, hãy chuẩn bị bảng yêu cầu cơ bản về thiết bị.
Yêu cầu |
Thông tin để xác định |
|---|---|
Điện áp thiết bị |
Dải điện áp đầu vào, điện áp danh định và điện áp hoạt động tối thiểu |
Nhu cầu điện năng |
Công suất bình thường, tối đa và đỉnh cao |
Thời gian hoạt động |
Thời gian chạy mục tiêu cho mỗi lần sạc |
Sạc |
Loại sạc, điện áp sạc và dòng sạc |
Không gian |
Độ dày, chiều rộng, chiều dài và độ hở cáp tối đa |
Cân nặng |
Trọng lượng pin tối đa cho phép |
Giao diện |
Đầu nối, chiều dài cáp, đầu ra dây và sơ đồ chân |
Môi trường |
Nhiệt độ vận hành, nhiệt độ bảo quản, độ rung và độ ẩm |
Sự bảo vệ |
Bảo vệ quá tải, xả quá mức, quá dòng, ngắn mạch và nhiệt độ |
Sản xuất |
Số lượng nguyên mẫu, số lượng thí điểm và khối lượng sản xuất hàng loạt dự kiến |
Thông tin này cho phép nhà cung cấp đánh giá pin như một bộ phận tích hợp thay vì cung cấp một gói chung.
Để có giải thích rộng hơn về cách các yêu cầu này liên quan đến thiết kế bao bì, hãy xem Thiết kế bộ pin Lithium-Ion: Điện áp, Công suất, BMS và Thời gian chạy.
Điện áp là điều kiện sàng lọc điện đầu tiên.
Bộ pin đã chọn phải nằm trong phạm vi đầu vào được chấp nhận của thiết bị chủ trong suốt quá trình xả và sạc. Thiết bị được thiết kế cho pin lithium một cell có thể không chấp nhận gói nhiều cell nếu không có mạch quản lý năng lượng phù hợp.
Khi xác định điện áp, hãy kiểm tra:
điện áp pin danh nghĩa;
điện áp sạc đầy;
điện áp phóng tối thiểu;
dải điện áp đầu vào của thiết bị;
yêu cầu về bộ chuyển đổi hoặc bộ điều chỉnh;
điện áp đầu ra của bộ sạc;
Cài đặt cắt BMS.
Ví dụ: một gói được mô tả là 7.4V có điện áp danh định, nhưng điện áp của nó thay đổi trong quá trình sạc và xả. Thiết bị phải được thiết kế cho phạm vi hoạt động đầy đủ thay vì chỉ có giá trị danh nghĩa.
Nếu dự án đang so sánh các cấu hình đa ô thông thường, thì chi tiết hướng dẫn sử dụng bộ pin nối tiếp và song song giải thích cách sắp xếp pin ảnh hưởng đến điện áp và công suất. Quá trình lựa chọn hiện tại chỉ nên sử dụng cấu hình đó làm đầu vào cho quyết định thiết bị rộng hơn.
Dung lượng pin thường được biểu thị bằng ampe giờ hoặc miliampe giờ. Năng lượng thường được biểu thị bằng watt-giờ.
Ước tính năng lượng sơ bộ là:
Năng lượng (Wh) = Điện áp (V) × Công suất (Ah)
Ví dụ:
7,4V × 2Ah = 14,8Wh
Đây là một tính toán năng lượng danh nghĩa. Năng lượng sử dụng được có thể thấp hơn vì:
tổn thất chuyển đổi;
điện áp cắt phóng điện;
nhiệt độ;
lão hóa pin;
tải hiện tại;
giới hạn bảo vệ;
hiệu suất hoạt động của thiết bị.
Do đó, nên chọn dung lượng dựa trên yêu cầu năng lượng sử dụng thực tế thay vì chỉ dựa trên giá trị mAh được in.
Để tính toán chi tiết hơn, hãy tham khảo Cách tính dung lượng bộ pin Lithium-Ion.
Cùng một dung lượng pin có thể cung cấp thời gian hoạt động khác nhau ở các sản phẩm khác nhau. Một thiết bị có tải công suất thấp ổn định hoạt động khác với một thiết bị có động cơ có dòng điện cực đại thường xuyên.
Ước tính thời gian chạy sơ bộ có thể được viết là:
Thời gian chạy ≈ Năng lượng pin có thể sử dụng ÷ Công suất thiết bị trung bình
Kết quả cuối cùng phụ thuộc vào hồ sơ tải thực tế của thiết bị. Các kỹ sư nên phân biệt giữa:
dòng điện dự phòng;
dòng điện hoạt động bình thường;
dòng điện liên tục tối đa;
dòng điện cực đại hoặc dòng khởi động;
chu kỳ nhiệm vụ;
khoảng thời gian ngủ và thức.
Một bộ pin đáp ứng mục tiêu thời gian chạy trung bình vẫn có thể không phù hợp nếu nó không thể hỗ trợ thiết bị trong thời gian có nhu cầu cao nhất.
Chi tiết hướng dẫn tính toán thời gian chạy của bộ pin lithium trình bày chi tiết hơn về các hệ số tính toán. Trong giai đoạn lựa chọn, câu hỏi quan trọng là liệu gói ứng viên có cung cấp đủ năng lượng sử dụng được trong điều kiện vận hành thực tế hay không.
Công suất và khả năng xả là các thông số kỹ thuật khác nhau.
Bộ pin dung lượng cao có thể không phù hợp với thiết bị có công suất cao nếu các tế bào, mạch bảo vệ hoặc hệ thống dây điện của nó không thể hỗ trợ dòng điện cần thiết. Ngược lại, gói có mức phóng điện cao có thể cung cấp nhiều dòng điện hơn mức cần thiết trong khi làm tăng các yêu cầu về chi phí, trọng lượng hoặc nhiệt.
Tài liệu:
dòng xả trung bình;
dòng điện liên tục tối đa;
dòng điện cực đại;
thời gian cao điểm;
khởi động hoặc khởi động hiện tại;
tần số lặp lại;
khả năng chịu sụt áp.
Bộ pin nên được đánh giá ở cấp độ hệ thống. Khả năng di động, giới hạn BMS, định mức đầu nối, kích thước cáp và điều kiện nhiệt đều ảnh hưởng đến hiệu suất thực tế.
Đối với các dự án có dòng điện cao, nhà cung cấp phải xác nhận các điều kiện thử nghiệm được sử dụng cho bất kỳ mức phóng điện hoặc thông số dòng điện nào. Đánh giá không có nhiệt độ thử nghiệm, điện áp cắt và thời gian khó có thể so sánh chính xác.
Định dạng tế bào ảnh hưởng đến mật độ năng lượng, hình dạng, trọng lượng, đặc tính nhiệt và tính linh hoạt của bao bì.
Cell dạng túi lithium polymer thường phù hợp khi thiết bị yêu cầu:
hình dạng mỏng hoặc tùy chỉnh;
sử dụng hiệu quả không gian bao vây;
chiều dài, chiều rộng hoặc độ dày linh hoạt;
tích hợp cấu hình thấp;
vị trí cáp hoặc đầu nối tùy chỉnh.
Ô hình trụ có thể phù hợp khi thiết kế yêu cầu:
một định dạng hình trụ tiêu chuẩn hóa;
cấu trúc tế bào cứng nhắc;
sắp xếp gói hàng loạt và song song;
một thiết kế gói có thể thay thế hoặc mô-đun;
vỏ pin lớn hơn.
Sự lựa chọn phải dựa trên các yêu cầu về bao bì, dòng điện, năng lượng và sản xuất của thiết bị. Nó không nên chỉ được thực hiện từ công suất danh nghĩa của một ô.
Nếu một dự án đang so sánh cấu hình túi và hình trụ, nhà cung cấp nên đánh giá bộ pin đã hoàn thiện thay vì chỉ so sánh số lượng pin riêng lẻ.
Pin phải vừa với vỏ sản phẩm mà không tạo ra các vấn đề về nén, di chuyển hoặc định tuyến cáp.
Cung cấp cho nhà cung cấp:
độ dày tối đa;
chiều dài và chiều rộng cho phép;
hình dạng ngăn chứa pin;
khe hở đầu nối;
diện tích uốn cáp;
phương pháp sửa chữa;
yêu cầu đệm hoặc duy trì;
trọng lượng tối đa.
Kích thước danh nghĩa của pin có thể không đại diện cho toàn bộ đường bao được lắp đặt. Đầu nối, bảng bảo vệ, dây điện, vật liệu cách nhiệt, chất kết dính, xốp và các thiết bị cố định cơ khí cũng cần có không gian.
Pin vừa với hộp trống có thể gây trở ngại cho:
ốc vít hoặc ốc vít;
mô-đun hiển thị;
ăng-ten;
bộ phận chuyển động;
bộ phận sinh nhiệt;
sườn bao vây;
các khu vực truy cập dịch vụ.
Đối với các thiết bị có giới hạn đóng gói nghiêm ngặt, ngăn chứa pin cần được xem xét cùng với trợ cấp giải phóng mặt bằng, nén và sưng.
Bộ pin lithium-ion có thể sạc lại thường yêu cầu hệ thống quản lý hoặc bảo vệ phù hợp với cấu hình và ứng dụng của nó.
Tùy thuộc vào thiết kế, gói có thể yêu cầu:
bảo vệ quá tải;
bảo vệ xả quá mức;
bảo vệ quá dòng;
bảo vệ ngắn mạch;
giám sát nhiệt độ;
cân bằng tế bào;
ước tính tình trạng phí;
chức năng giao tiếp;
điều khiển sạc.
Thiết kế bảo vệ chính xác phụ thuộc vào số lượng tế bào, hóa học, nhu cầu hiện tại, bộ sạc và yêu cầu của thiết bị chủ.
Một gói đơn giản có hai dây nguồn có thể yêu cầu bố trí bảo vệ khác với pin thông minh có khả năng liên lạc và giám sát từng tế bào.
BMS phải được chỉ định cùng với:
cấu hình tế bào;
dòng điện sạc;
dòng xả;
yêu cầu về cảm biến nhiệt độ;
giao thức truyền thông;
sơ đồ chân của đầu nối;
logic điều khiển phía thiết bị.
bài viết PCM so với BMS cho Pin LiPo có thể giúp làm rõ sự khác biệt giữa bảo vệ cơ bản và hệ thống quản lý tiên tiến hơn.
Bộ pin sạc phải tương thích với bộ sạc và kiến trúc sạc của thiết bị chủ.
Xác nhận:
điện áp đầu ra của bộ sạc;
dòng sạc;
phương pháp sạc;
yêu cầu sạc cân bằng;
giới hạn nhiệt độ sạc;
đầu nối phía bộ sạc;
phương thức chấm dứt cước;
việc sạc xảy ra bên trong hay bên ngoài thiết bị.
Bộ sạc phải phù hợp với số lượng cell và yêu cầu sạc của bộ pin. Đầu nối xả phù hợp không tự động có nghĩa là gói phù hợp để sạc qua cùng một giao diện.
Nhóm thiết kế cũng nên xác nhận xem thiết bị có hỗ trợ hay không:
sạc trong khi vận hành;
sạc pin có thể tháo rời;
trạm sạc bên ngoài;
Sạc dựa trên USB;
bộ sạc pin chuyên dụng;
giao tiếp giữa bộ sạc và BMS.
Quá trình sạc phải được xác nhận bằng pin, BMS, bộ sạc và thiết bị đã hoàn thiện cùng nhau.
Đầu nối ảnh hưởng đến cả hiệu suất điện và tích hợp cơ học.
Chỉ định:
họ đầu nối hoặc số bộ phận chính xác;
kết nối giao phối;
yêu cầu hiện tại;
yêu cầu điện áp;
số lượng chân;
phân bổ nguồn và tín hiệu;
chiều dài cáp;
máy đo dây;
hướng thoát cáp;
khóa và gõ phím;
không gian cài đặt có sẵn.
Cùng một bộ pin có thể yêu cầu cách bố trí đầu nối khác nhau cho các thiết bị chủ khác nhau. Một sản phẩm thiết bị đeo nhỏ gọn có thể ưu tiên đầu nối cấu hình thấp, trong khi một sản phẩm công nghiệp có thể yêu cầu khả năng giữ điện mạnh hơn và đường dẫn dòng điện lớn hơn.
Để biết quy trình quyết định kết nối chi tiết, hãy xem Cách chọn đầu nối cho bộ pin lithium tùy chỉnh.
Hiệu suất pin thay đổi theo nhiệt độ. Ứng dụng thiết bị phải xác định nơi pin sẽ hoạt động, sạc và lưu trữ.
Coi như:
nhiệt độ hoạt động bình thường;
nhiệt độ hoạt động tối thiểu và tối đa;
nhiệt độ sạc;
nhiệt độ bảo quản;
tiếp xúc với rung động;
độ ẩm hoặc bụi;
chuyển động cơ học lặp đi lặp lại;
nhiệt từ các thiết bị điện tử gần đó;
cách nhiệt bên trong vỏ bọc.
Điều kiện lạnh có thể làm giảm nguồn điện sẵn có và tăng sức đề kháng bên trong. Nhiệt độ cao có thể đẩy nhanh quá trình lão hóa và tăng yêu cầu quản lý nhiệt.
Nhà cung cấp pin nên đánh giá các điều kiện pin, BMS, đầu nối, vỏ và sạc cùng nhau. Yêu cầu về nhiệt độ phải gắn liền với cấu hình cuối cùng và điều kiện thử nghiệm thay vì áp dụng rộng rãi cho mọi bộ pin.
Bộ pin lithium-ion có thể sạc lại tiêu chuẩn có thể phù hợp khi:
điện áp và công suất đã phù hợp với thiết bị;
kích thước phù hợp mà không sửa đổi;
đầu nối tương thích;
khả năng hiện tại là đủ;
không yêu cầu BMS đặc biệt;
số lượng dự kiến và nguồn cung ổn định.
Gói tùy chỉnh sẽ phù hợp hơn khi thiết bị yêu cầu:
kích thước bất thường;
pin có hình dạng hoặc mỏng;
chiều dài cáp cụ thể;
một đầu nối tùy chỉnh;
một chuỗi nhiều ô và cấu hình song song;
tốc độ xả cao hơn;
bảo vệ đặc biệt;
cảm biến nhiệt độ;
chức năng giao tiếp;
một vỏ bọc dành riêng cho sản phẩm mới.
Trang pin thương mại là điểm đến thích hợp cho nhu cầu sản phẩm nói chung, trong khi giải pháp pin tùy chỉnh phù hợp hơn khi pin phải được thiết kế xung quanh thiết bị.
Việc chọn bộ pin sạc cũng có nghĩa là đánh giá xem nhà cung cấp có thể hỗ trợ dự án ngoài báo giá mẫu hay không.
Hỏi nhà cung cấp về:
lựa chọn tế bào;
thiết kế bộ pin;
Tích hợp BMS hoặc PCM;
tùy chỉnh đầu nối và cáp;
lấy mẫu nguyên mẫu;
thử nghiệm điện;
kiểm tra sự phù hợp cơ học;
tính nhất quán trong sản xuất;
kiểm soát nguyên liệu đầu vào;
kiểm tra lô hàng;
tài liệu kỹ thuật;
thay đổi kỹ thuật;
hỗ trợ trong quá trình sản xuất thử nghiệm.
Nhà cung cấp phải có khả năng giải thích cách mẫu được phê duyệt trở thành cấu hình sản xuất hàng loạt.
Để có cái nhìn rộng hơn về quá trình chuyển đổi từ nguyên mẫu sang sản xuất, hãy xem Quy trình sản xuất bộ pin lithium-Ion cho các dự án OEM.
Bộ pin không chỉ được phê duyệt từ bảng thông số kỹ thuật của nhà cung cấp. Mẫu cuối cùng phải được kiểm tra trên thiết bị OEM thực tế.
Kiểm tra:
dải điện áp;
hành vi tính phí;
hiệu suất xả;
dòng điện bình thường;
dòng điện cực đại;
sụt áp;
phản ứng bảo vệ pin;
khả năng tương thích của bộ sạc;
Truyền thông BMS nếu có.
Kiểm tra:
bao vây phù hợp;
kết nối giao phối;
định tuyến cáp;
giữ pin;
áp lực hoặc chuyển động bên trong khoang;
truy cập để lắp ráp và dịch vụ;
nhiễu với các bộ phận xung quanh.
Đo thời gian chạy thực tế của thiết bị trong:
hoạt động bình thường;
hoạt động tải cao;
chu kỳ chờ hoặc ngủ;
khởi động lặp đi lặp lại;
điều kiện nhiệt độ thực tế.
Xác nhận:
kích thước vẫn nhất quán;
vị trí đầu nối và cáp có thể lặp lại;
nhãn và dấu phân cực là chính xác;
linh kiện bảo vệ phù hợp với mẫu đã được phê duyệt;
hồ sơ kiểm tra có sẵn;
thay đổi kỹ thuật cần phải được phê duyệt.
Hiện có Danh sách kiểm tra xác nhận mẫu pin tùy chỉnh cung cấp tài liệu tham khảo hữu ích cho việc phê duyệt trước khi sản xuất.
Công suất cao hơn không đảm bảo thời gian sử dụng lâu hơn nếu gói quá lớn, quá nặng hoặc không tương thích với điện áp của thiết bị.
Dòng điện trung bình có thể chấp nhận được khi khởi động hoặc tải động cơ gây ra hiện tượng sụt điện áp hoặc tắt bảo vệ.
Thiết bị phải đáp ứng được điện áp sạc, điện áp phóng điện và các điều kiện cắt.
Xung đột cơ học thường xuất hiện sau khi đầu nối, BMS và cáp được đưa vào phong bì gói thực.
BMS có thể ảnh hưởng đến khả năng hiện tại, sơ đồ chân của đầu nối, hoạt động sạc và kích thước gói.
Chỉ thử nghiệm trên băng ghế dự bị có thể không cho thấy hiện tượng nhiễu cáp, tích tụ nhiệt, xung đột tín hiệu hoặc hiện tượng tắt phía thiết bị.
Giá ban đầu thấp hơn có thể không bao gồm hỗ trợ kỹ thuật, lấy mẫu, xác nhận, tài liệu hoặc tính nhất quán trong sản xuất.
Trước khi phê duyệt bộ pin lithium-ion có thể sạc lại, hãy xác nhận:
Phạm vi điện áp của thiết bị được ghi lại.
Điện áp pin danh định và tối đa tương thích.
Dòng điện trung bình, liên tục và cực đại được xác định.
Mục tiêu thời gian chạy dựa trên sức mạnh thực tế của thiết bị.
Kích thước pin bao gồm đầu nối và BMS.
Trọng lượng nằm trong giới hạn của thiết bị.
Định dạng và cấu hình ô phù hợp.
Yêu cầu BMS hoặc PCM được xác nhận.
Khả năng tương thích của bộ sạc được xác minh.
Đầu nối, chiều dài cáp và sơ đồ chân đã được phê duyệt.
Phạm vi nhiệt độ hoạt động và sạc được xác định.
Mẫu nguyên mẫu được thử nghiệm trên thiết bị thực tế.
Yêu cầu kiểm tra sản xuất được ghi lại.
Phê duyệt thay đổi kỹ thuật được thống nhất với nhà cung cấp.
Khả năng tương thích điện áp là yêu cầu đầu tiên nhưng dòng điện, năng lượng sử dụng được, kích thước, BMS, bộ sạc, đầu nối và môi trường vận hành cũng phải được đánh giá trước khi phê duyệt.
Công suất phụ thuộc vào công suất trung bình của thiết bị, thời gian chạy cần thiết, hiệu suất hệ thống, mức cắt xả và điều kiện vận hành. Giá trị mAh được in không được coi là dung lượng sử dụng chính xác trong thành phẩm.
Một gói tiêu chuẩn có thể phù hợp nếu điện áp, công suất, kích thước, dòng điện, đầu nối, bảo vệ và các điều kiện cung cấp phù hợp với thiết bị. Việc tùy chỉnh thường cần thiết khi thiết bị có không gian chật hẹp hoặc có yêu cầu đặc biệt về điện.
Hệ thống quản lý và bảo vệ cần thiết phụ thuộc vào cấu hình tế bào, thành phần hóa học, bộ sạc, dòng điện và ứng dụng. Nhà cung cấp nên đề xuất kiến trúc bảo vệ thích hợp cho gói thành phẩm.
Đúng. Pin phải được kiểm tra trên thiết bị thực tế trước khi sản xuất hàng loạt. Các điều kiện về điện, cơ khí, sạc, thời gian chạy và môi trường phải được đưa vào kế hoạch phê duyệt.
Cung cấp dải điện áp của thiết bị, cấu hình nguồn và dòng điện, mục tiêu thời gian chạy, kích thước ngăn chứa pin, giới hạn trọng lượng, đầu nối, yêu cầu về cáp, phương pháp sạc, môi trường vận hành, số lượng dự kiến và thử nghiệm cần thiết.
Việc chọn bộ pin lithium-ion có thể sạc lại cho thiết bị OEM yêu cầu đánh giá ở cấp hệ thống. Điện áp và công suất là những điểm khởi đầu quan trọng nhưng chúng chỉ là một phần của quyết định.
Gói cuối cùng cũng phải cung cấp dòng điện cần thiết, lắp vừa vỏ, hoạt động với bộ sạc, giao tiếp chính xác với thiết bị khi cần thiết, bao gồm biện pháp bảo vệ phù hợp và duy trì tính nhất quán trong quá trình sản xuất.
Nhóm OEM nên chuẩn bị một bảng yêu cầu hoàn chỉnh và xác nhận pin bên trong thiết bị thực tế trước khi sản xuất hàng loạt.