在开发新电子产品时,选择合适的锂聚合物电池组不仅仅是指定 电压和容量。定制锂聚合物电池组需要满足设备的电气要求、可用空间、操作环境、充电系统、保护要求和机械接口。
对于OEM和ODM项目来说,在一开始就提供完整的电池信息可以帮助电池制造商更有效地评估设计并减少不必要的原型更改。行业设计指南还建议在开发过程的早期定义电压、电流、容量、机械尺寸、保护电子设备、接线、连接器和适用标准。
第一步是了解 电池的供电方式以及设备的使用方式.
例如,可穿戴设备的电池可能会优先考虑:
小型
重量轻
薄型
容量适中
工业设备的电池可能需要:
更高的放电电流
更长的操作时间
更宽的温度范围
保护更稳健
医疗或便携式电子设备可能对可靠性、保护、测试和文档有额外的要求。
在联系电池制造商之前,请提供以下基本描述:
设备类型
主要应用
设备如何运作
预计运营时间
充电频率
室内或室外使用
正常和极端操作条件
这些信息有助于电池工程师了解应用,而不是仅根据规格来设计电池。
标称电压是最重要的电气参数之一。
对于许多传统的 LiPo 应用,单个电池的标称电压约为 3.7V 。当需要更高的电池组电压时,可以串联多个电池。
例如:
配置 | 典型标称电压 |
|---|---|
1秒 | 3.7V |
2S | 7.4V |
3S | 11.1V |
4S | 14.8V |
确切的电压范围和充电电压应由所选电池化学成分和制造商的规格确定。
当请求定制电池时,不要仅提供标称电压。如果有的话,还请提供:
正常工作电压
最大电压
最小工作/截止电压
所需充电电压
对于多节电池,还应与电池工程师定义或讨论串联/并联配置。
电池容量通常以表示 mAh 或 Ah.
例如:
500毫安时
1000毫安时
2000毫安时
5000毫安时
容量与所需的运行时间密切相关,但简单地要求尽可能大的容量并不总是正确的方法。
一个基本的估计是:
运行时间 ≈ 容量 (Ah) ÷ 平均电流 (A)
例如,如果设备平均消耗 500mA 并使用 2000mAh 电池:
2Ah ÷ 0.5A ≈ 4 小时
实际运行时间可能因设备效率、放电条件、温度、电池特性和设备电压截止而有所不同。
因此,在定制电池组时,提供以下两者是有用的:
目标容量+所需运行时间
如果您不确定确切的容量,则提供设备的平均电流消耗和预期运行时间可以让电池制造商帮助估计合适的容量。
对于定制锂聚合物电池, 物理尺寸与电气规格同样重要.
制造商通常需要最大可用:
长×宽×厚
例如:
电池最大尺寸:50×30×6毫米
但是,不要只测量空腔。考虑完整的电池组件,包括:
软包电池
选项卡
相变存储器/电池管理系统
电线
连接器
绝缘
机械固定
所需间隙
如果整个组件无法安装在产品内,则满足电压和容量要求的电池可能仍然不合适。
如果有的话,提供 机械图、CAD 文件、外壳图或现有电池样品 可以使设计过程变得更加容易。
而不是说:
我们需要一块2000mAh的电池。
更有用的是:
我们需要一块2000mAh左右的3.7V电池。最大尺寸为 8 × 40 × 50 毫米。
这为工程师提供了更清晰的起点。
容量和电流是两个不同的参数。
2000mAh 电池并不自动意味着它可以提供所有类型的 2A 或 5A 负载。
制造商应该知道:
平均工作电流
持续放电电流
峰值放电电流
高峰持续时间
启动电流(如果适用)
例如:
平均电流:500mA
峰值电流:2A 持续 5 秒
此信息对于包含以下内容的产品尤其重要:
电机
无线通讯模块
Pumps
加热元件
高功率 LED
无人机
机器人技术
工业设备
如果应用具有显着的电流峰值,仅根据 mAh 设计的电池组可能无法正常运行。
对于多节锂聚合物电池组,制造商需要了解或帮助确定所需的 串联和并联配置.
串联增加电压。
例如:
2 × 3.7V 串联电池 = 大约 7.4V 标称值
并联连接增加了容量和电流能力。
例如:
2×2000mAh电池并联=约4000mAh
2S2P电池 组 使用四节电池并结合串联和并联连接。
最终配置取决于所需的电压、容量、电流、可用空间和电池特性。
如果您不知道您的项目是否需要1S、2S、2S2P或其他配置,只需提供设备的电气要求,让电池工程师评估合适的配置即可。
定制锂聚合物电池组可能需要 PCM(保护电路模块) 或 BMS(电池管理系统).
根据设计,保护功能可包括:
过充保护
过放保护
过流保护
短路保护
温度监测
适用于多节电池设计的电池平衡
电池状态监控或通信
准确的保护设计应与电池化学成分、配置、负载、充电器和应用相匹配。
对于简单的电池组,PCM可以提供所需的保护功能。更复杂的多节电池或智能电池应用可能需要具有平衡、监控或通信功能的 BMS。
告诉电池制造商。
在某些应用中,设备本身控制电池管理,而在其他应用中,保护电子设备需要直接集成到电池组中。
连接器是一个小组件,但如果指定不正确,它可能会成为原型测试过程中的一个主要问题。
提供:
连接器品牌(如果需要)
连接器型号/零件号
针数
线长
线规
线材类型
极性
引脚配置
例如:
UL1007 28AWG,50mm,红/黑,PH2.0 2 针
如果您的 PCB 上已有连接器,提供 连接器型号或图纸 比简单地说“2 针连接器”更好。
电池设计指南还建议在设计阶段定义电缆规格、连接器类型和引脚配置。
电池和充电器需要兼容。
如果您已有充电器,请提供:
充电器型号
充电电压
充电电流
充电方式
充电器规格
如果充电器仍在开发中,请提供您所需的充电时间或最大充电电流。
例如:
电池:3.7V 2000mAh
目标充电时间:约 2-3 小时
然后,电池制造商可以评估所请求的充电条件是否适合所选电池和保护设计。
应在项目早期讨论温度要求。
如果适用,请提供:
工作温度
充电温度
储存温度
最低温度
最高温度
例如:
工作温度:0°C 至 45°C
充电:5°C 至 45°C
温度会影响可用容量、电压行为、充电、电池寿命以及适当的电池选择。
这对于以下方面尤其重要:
户外装备
工业设备
汽车应用
医疗设备
冷库设备
在炎热环境中使用的设备
定制电池组可能需要的不仅仅是正确的尺寸。
还要考虑:
安装方法
粘合剂
括号
螺丝孔
电缆出口位置
连接器位置
电池方向
外壳
振动
震惊
可用间隙
例如,两个具有相同电气规格的电池组,如果一个要求连接器从顶部引出,另一个从侧面引出,则可能具有完全不同的机械设计。
如果您的产品具有紧密的外壳,则 3D CAD 绘图 可能非常有用。
所需的认证和运输文件取决于产品、市场、电池设计和运输方式。
根据项目的不同,客户可能会要求提供与标准相关的文件或测试,例如:
联合国38.3
IEC 62133
UL 要求
CE
有害物质限制指令
安全数据表/安全数据表
并非每种电池都需要所有认证,因此应根据目标市场和应用来确认要求。
最好 在电池设计最终确定之前讨论认证要求,因为测试和文档可能会影响电池选择、保护设计、样品、成本和项目时间。
对于商业电池项目,制造商可能还需要了解:
样品数量
样机数量
预计首次订购数量
预计年需求量
预计量产时间表
例如:
原型:10 件
第一个生产订单:5,000 件
预计年需求量:30,000 件
此信息有助于制造商评估适当的开发和生产方法。
在讨论 PCM/BMS、连接器、外壳、标签和包装等定制组件时,它也很有用。
在请求报价之前,您可以准备以下信息:
要求 | 例子 |
|---|---|
应用 | 便携式医疗设备 |
电池类型 | 锂聚合物电池/软包电池 |
标称电压 | 3.7V |
容量 | 2000毫安时 |
平均电流 | 500毫安 |
峰值电流 | 2A/5秒 |
运行时 | 4小时 |
最大尺寸 | 8×40×50毫米 |
配置 | 1秒 |
相变存储器/电池管理系统 | 相变材料 |
连接器 | PH2.0 2针 |
金属丝 | UL1007 28AWG |
线长 | 50毫米 |
NTC | 必填/非必填 |
充电电流 | 1A |
工作温度 | 0–45°C |
认证 | 根据目标市场 |
样品数量 | 10 件 |
预计年产量 | 30,000 件 |
在联系电池制造商之前,您不需要完成所有项目。如果某些规格未知,则提供 设备要求和约束 可以让工程团队帮助确定其余参数。
这实际上很常见,尤其是在产品开发的早期阶段。
您不一定需要告诉电池制造商:
“我需要一块 3.7V 2500mAh 的电池。”
相反,您可以提供:
设备电压: 3.7V
平均电流: 600mA
峰值电流: 1.5A
所需运行时间: 4 小时
最大电池尺寸: 10 × 45 × 60 mm
连接器: 2 针
工作温度: 0–45°C
然后,制造商可以评估合适的电池尺寸、容量、保护设计、接线和连接器配置。
当电池开发时,这种基于应用的方法特别有用 与电子设备同时.
成功的定制锂聚合物电池组始于对 设备的完整了解,而不是简单地选择具有一定容量的电池。
关键信息包括:
应用 → 电压 → 容量 → 电流 → 尺寸 → 配置 → PCM/BMS → 连接器 → 充电 → 温度 → 认证 → 数量
这些要求定义得越准确,电池制造商就越容易推荐合适的电池并开发出符合 产品 电气和机械要求的电池组。
对于 OEM 和 ODM 项目,在让电池制造商参与也是一个好主意 早期产品设计阶段。这使得电池尺寸、保护电路、连接器、充电系统和安装方法可以一起考虑,而不是稍后重新设计。