Проектирование аккумуляторов для медицинского и портативного оборудования начинается с требований к эксплуатации устройства. Напряжение, время работы, пиковая нагрузка, доступное пространство, метод зарядки, разъем, условия окружающей среды и маршрут сертификации — все это влияет на окончательную конфигурацию аккумулятора. HSS Energy поддерживает разработку компактных литий-ионных аккумуляторов и аккумуляторов LiFePO4, начиная с первоначальной спецификации и заканчивая проверкой образцов и производством.
|
Типичное напряжение |
Химия |
Формат ячейки |
Кастомизация |
|
3,7 В/7,4 В/11,1 В/12 В/по индивидуальному заказу |
Литий-ионный / LiFePO4 |
18650/21700/чехол |
BMS/разъем/кабель/корпус/этикетка/упаковка |
Обзор аккумуляторных батарей для медицинского и портативного оборудования
Портативное медицинское и электронное оборудование часто имеет строгие ограничения на размер и вес батареи, но при этом требует предсказуемого времени работы и стабильной подачи питания. Первым шагом при проектировании является подтверждение требований к устройству, а не выбор батареи только по напряжению и Ач.
· Рабочее напряжение и допустимый диапазон напряжения
· Требуемое время работы или время резервного копирования
· Средний, продолжительный и пиковый ток
· Максимальные размеры и вес батареи
· Метод зарядки и интерфейс зарядки
· Требования к разъему и кабелю
· Температура эксплуатации и хранения
· Целевой рынок и необходимая документация
|
Шаг |
Точка выбора |
Инженерная проверка |
|
1 |
Тип устройства |
Медицинское/диагностическое/мониторинговое/принтер/инструмент/умное портативное оборудование |
|
2 |
Электрические требования |
Напряжение + средняя нагрузка + пиковая нагрузка + необходимое время работы |
|
3 |
Механический предел |
Максимальная Д × Ш × В + вес + монтажное положение |
|
4 |
Архитектура батареи |
Литий-ионный или LiFePO4 + 18650/21700/чехол + конфигурация S/P |
|
5 |
BMS и интерфейс |
Защита + дополнительная связь + кабель + разъем |
|
6 |
Валидация |
Образец -> испытание устройства -> оптимизация -> утвержденная спецификация -> производство |
|
Платформа |
Типичная архитектура |
Подходящее направление оборудования |
|
3,7 В |
1S литий-ионный |
Портативные устройства, компактная электроника, умное портативное оборудование |
|
7,4 В |
2S литий-ионный |
Портативные инструменты, оборудование для мониторинга, косметические средства и средства личной гигиены |
|
7,4 В |
2S литий-ионный |
Портативные принтеры, диагностическое оборудование, устройства мониторинга, робототехника и мобильное оборудование |
|
12 В/12,8 В |
Литий-ионный или 4S LiFePO4 |
Модули резервного копирования, портативное оборудование, небольшая замена свинцово-кислотных систем |
|
24В и по индивидуальному заказу |
Проектно-ориентированный |
Крупное мобильное оборудование, робототехника, электроинструменты и специальные системы. |
Для компактных литий-ионных проектов варианты ячеек класса A могут включать EVE, DMEGC, BAK, LG и Samsung, в зависимости от спецификации устройства, доступности ячейки и требований проекта. При выборе элемента также учитываются постоянство емкости, внутреннее сопротивление, разрядная способность, рабочая температура, размер и непрерывность питания.
Проекты батарей для медицинского оборудования обычно требуют более строгого контроля электрической и механической совместимости, поскольку батарея является частью целостного устройства. Точный путь соответствия зависит от конечного продукта и целевого рынка, поэтому документацию по аккумулятору следует подтверждать вместе с планом сертификации устройства.
|
Проектная точка |
Почему это важно |
|
Стабильный выход |
Поддерживает предсказуемую работу устройства во всем диапазоне использования батареи. |
|
Время выполнения |
Должно соответствовать предполагаемому периоду обследования, мониторинга или мобильного использования. |
|
Пиковая нагрузка |
Двигатели, насосы, дисплеи, радиоприемники или процессоры могут создавать кратковременные пики тока. |
|
Размер и вес |
Портативное оборудование часто имеет фиксированные батарейные отсеки или эргономичные ограничения. |
|
Температура |
Пределы заряда/разряда аккумулятора должны соответствовать предполагаемым условиям эксплуатации. |
|
Прослеживаемая спецификация |
Утвержденная конфигурация батареи должна оставаться под контролем после проверки устройства. |
В портативном оборудовании больше внимания уделяется компактным размерам, малой массе, многократной зарядке и гибким интерфейсам. Подходящий аккумулятор следует проектировать с учетом профиля реальной нагрузки, а не использовать номинальную мощность в качестве единственного фактора выбора.
· Портативные принтеры и портативные инструменты: время работы плюс переходный ток
· Устройства мониторинга и связи: стабильный выход постоянного тока и режим ожидания.
· Умные мобильные устройства: компактные размеры, интерфейс для зарядки и размер корпуса.
· Робототехника и мобильное оборудование: постоянный ток, пиковая нагрузка и дополнительная связь
· Модули резервного копирования: предсказуемое время работы, низкий саморазряд и простота обслуживания.
Конфигурация BMS выбирается в соответствии с напряжением аккумулятора, химическим составом элементов и требованиями к устройству. Стандартные функции защиты могут включать в себя защиту от перезаряда, переразряда, перегрева, короткого замыкания и перегрузки по току, а также балансировку элементов и мониторинг температуры, где это необходимо.
Связь может быть добавлена, когда главному оборудованию требуется состояние батареи или данные управления. Варианты проекта могут включать Bluetooth, RS485 и CAN. Окончательный протокол, определение данных и аппаратный интерфейс согласовываются с клиентом перед утверждением образца.
|
Область |
Типичные варианты |
|
Разъем |
JST, Molex, XT30, XT60, DC5521 и другие интерфейсы, определяемые проектом. |
|
Кабель |
Сечение провода, длина кабеля, клемма, предохранитель и отдельные провода зарядки/разрядки. |
|
Жилье |
Термоусадочная пленка, существующий пластиковый корпус, специальные пластиковые инструменты, корпус из нержавеющей стали или листового металла. |
|
Этикетка |
Этикетка модели, брендинг клиента, предупреждения и специфичная для рынка идентификация |
|
Упаковка |
Стандартная экспортная упаковка или индивидуальная OEM-упаковка |
Специальные аккумуляторные блоки с кабелями и разъемами, разработанными для конкретного проекта, подготовленные к производству
В эталонном проекте портативного оборудования использовался литий-ионный аккумулятор напряжением 7,4 В и емкостью 10 Ач. В блоке используется конфигурация 2S и разъем питания XT60. Его электрические и механические детали соответствуют интерфейсу оборудования и эксплуатационным требованиям.
|
Элемент проекта |
Подтвержденная конфигурация |
|
Номинальное напряжение |
7,4 В |
|
Емкость |
10 Ач |
|
Номинальная энергия |
74 Втч |
|
Непрерывный ток разряда |
20А |
|
Архитектура |
2С |
|
Разъемы |
Разъем ХТ60 |
|
Фокус настройки |
Возможность разрядки, разъем XT60 и интеграция кабеля |
Серийное производство индивидуальных аккумуляторных блоков 7,4 В 10 Ач
Энергию аккумулятора можно оценить по нагрузке устройства, но результат — это только отправная точка.
|
Вход |
Пример |
|
Средняя загрузка устройства |
15 Вт |
|
Требуемое время выполнения |
4 часа |
|
Начальная потребность в энергии |
15 Вт × 4 ч = 60 Втч |
Окончательная емкость батареи также должна учитывать ток разряда, эффективность преобразования, допустимую глубину разряда, температуру, старение, пиковую нагрузку и доступное пространство для установки. Инженерная маржа подтверждается в соответствии с фактическим оборудованием вместо применения одного фиксированного процента к каждому проекту.
|
Этап |
Действие |
Выход |
|
01 |
Обзор требований |
Напряжение, нагрузка, время работы, пространство, разъем и целевой рынок |
|
02 |
Предложение по аккумулятору |
Ячейка, конфигурация S/P, BMS, размеры и интерфейс |
|
03 |
Инженерный образец |
Изготовление прототипа и электрический контроль |
|
04 |
Тест устройства |
Проверка времени работы, зарядки, температуры, посадки и пиковой нагрузки |
|
05 |
Оптимизация |
Отрегулируйте конфигурацию, если тестирование выявило несоответствие |
|
06 |
Образец утверждения |
Заморозить утвержденную спецификацию |
|
07 |
Опытное производство |
Проверка целостности мелких партий |
|
08 |
Массовое производство |
Контроль качества продукции и окончательная проверка |
Типичный производственный контроль может включать входной контроль элементов, сортировку и сопоставление элементов, проверку BMS, сборку, проверки зарядки/разрядки, проверку защиты, старение и окончательную проверку. Точный план испытаний определяется моделью аккумулятора и требованиями проекта.
Аккумуляторные блоки проходят многоканальные электрические испытания
Требования сертификации должны быть подтверждены в соответствии с окончательной конфигурацией батареи, категорией конечного продукта и целевым рынком. В зависимости от проекта документация может включать UN38.3 и MSDS, в то время как для некоторых проектов портативных аккумуляторных батарей может потребоваться сертификация IEC 62133-2 / CB, CE/RoHS или специфичная для рынка сертификация, например KC.
Область сертификации зависит от модели. Отчет или сертификат для одного аккумуляторного блока не следует рассматривать как автоматическое покрытие для другой конфигурации.
|
Документация |
Типичная цель |
|
ООН38.3 |
Транспортные испытания соответствующей модели литиевой батареи |
|
Паспорт безопасности |
Документация по безопасности и транспортному сопровождению |
|
МЭК 62133-2/CB |
Применимые проекты портативных герметичных литиевых аккумуляторов |
|
CE/РоХС |
В соответствии с конфигурацией продукта и требованиями рынка назначения. |
|
КС |
Применимые модели аккумуляторов для корейского рынка |
· Название устройства и приложение
· Рабочее напряжение и допустимый диапазон напряжения
· Средний, продолжительный и пиковый ток или мощность
· Требуемое время выполнения
· Максимальные размеры и вес батареи
· Способ зарядки и информация о зарядном устройстве
· Требования к разъему, кабелю и средствам связи
· Рабочая температура и условия установки
· Целевая страна и требования к сертификации
· Ожидаемый образец и объем производства
Технические характеристики, примеры и варианты конфигурации, показанные на этой странице, предназначены для предварительной инженерной оценки. Окончательное напряжение, емкость, размеры, вес, ток разряда, модель элемента, BMS, разъем, корпус, средства связи и другие характеристики могут меняться в зависимости от требований к устройству, доступности компонентов, области сертификации и разработки продукта.
Окончательные спецификации зависят от утвержденного образца, подтвержденного технического описания, технического соглашения, ИП или контракта. Если информация на веб-сайте отличается от утвержденного проектного документа, утвержденный проектный документ имеет преимущественную силу.
Отправьте напряжение устройства, нагрузку, необходимое время автономной работы, емкость аккумулятора, метод зарядки, разъем и целевой рынок. HSS Energy может оценить подходящую архитектуру батареи для проверки образцов и устройств.
