يبدأ تصميم البطاريات للمعدات الطبية والمحمولة بمتطلبات تشغيل الجهاز. يؤثر الجهد الكهربي ووقت التشغيل والحمل الأقصى والمساحة المتاحة وطريقة الشحن والموصل والظروف البيئية ومسار الشهادة على التكوين النهائي للحزمة. تدعم HSS Energy تطوير بطاريات الليثيوم أيون وLiFePO4 المدمجة بدءًا من المواصفات الأولية وحتى التحقق من صحة العينات والإنتاج.
|
الجهد النموذجي |
كيمياء |
تنسيق الخلية |
التخصيص |
|
3.7 فولت/7.4 فولت/11.1 فولت/12 فولت/مخصص |
ليثيوم أيون / LiFePO4 |
18650 / 21700 / كيس |
BMS / الموصل / الكابل / السكن / الملصق / التغليف |
نظرة عامة على حلول بطاريات المعدات الطبية والمحمولة
غالبًا ما يكون للمعدات الطبية والإلكترونية المحمولة حدود صارمة على حجم البطارية ووزنها، بينما لا تزال تتطلب وقت تشغيل يمكن التنبؤ به وإمدادًا مستقرًا للطاقة. تتمثل خطوة التصميم الأولى في تأكيد متطلبات الجهاز بدلاً من اختيار البطارية فقط حسب الجهد الكهربي وAh.
· جهد التشغيل ونطاق الجهد المسموح به
· وقت التشغيل المطلوب أو وقت النسخ الاحتياطي
· المتوسط والمستمر والذروة الحالية
· الحد الأقصى لأبعاد البطارية ووزنها
· طريقة الشحن وواجهة الشحن
· متطلبات الموصل والكابلات
· درجة حرارة التشغيل والتخزين
· السوق المستهدف والوثائق المطلوبة
|
خطوة |
نقطة التحديد |
فحص هندسي |
|
1 |
نوع الجهاز |
الطبية / التشخيصية / المراقبة / الطابعة / الأداة / المعدات المحمولة الذكية |
|
2 |
المتطلبات الكهربائية |
الجهد + متوسط الحمل + الحمل الأقصى + وقت التشغيل المطلوب |
|
3 |
الحد الميكانيكي |
الحد الأقصى للطول × العرض × الارتفاع + الوزن + موضع التركيب |
|
4 |
هندسة البطارية |
Li-ion أو LiFePO4 + 18650/21700 / الحقيبة + تكوين S/P |
|
5 |
نظام إدارة المباني والواجهة |
حماية + اتصال اختياري + كابل + موصل |
|
6 |
تصديق |
العينة -> اختبار الجهاز -> التحسين -> المواصفات المعتمدة -> الإنتاج |
|
منصة |
الهندسة المعمارية النموذجية |
اتجاه المعدات المناسبة |
|
3.7 فولت |
1S ليثيوم أيون |
الأجهزة المحمولة، والإلكترونيات المدمجة، والمعدات المحمولة الذكية |
|
7.4 فولت |
2S ليثيوم أيون |
الأدوات المحمولة ومعدات المراقبة وأجهزة التجميل والعناية الشخصية |
|
7.4 فولت |
2S ليثيوم أيون |
الطابعات المحمولة ومعدات التشخيص وأجهزة المراقبة والروبوتات والمعدات المحمولة |
|
12 فولت/12.8 فولت |
ليثيوم أيون أو 4S LiFePO4 |
وحدات احتياطية، معدات محمولة، استبدال صغير لحمض الرصاص |
|
24 فولت ومخصص |
على أساس المشروع |
المعدات المتنقلة الأكبر حجمًا والروبوتات والأدوات التي تعمل بالطاقة والأنظمة الخاصة |
بالنسبة لمشاريع أيونات الليثيوم المدمجة، يمكن أن تشمل خيارات الخلايا من الدرجة الأولى EVE، وDMEGC، وBAK، وLG، وSamsung، وفقًا لمواصفات الجهاز، وتوافر الخلايا ومتطلبات المشروع. يأخذ اختيار الخلية أيضًا في الاعتبار اتساق السعة والمقاومة الداخلية وقدرة التفريغ ودرجة حرارة التشغيل والحجم واستمرارية العرض.
تتطلب مشاريع بطاريات المعدات الطبية عادةً تحكمًا أكثر صرامة في التوافق الكهربائي والميكانيكي لأن البطارية جزء من جهاز كامل. يعتمد مسار الامتثال الدقيق على المنتج النهائي والسوق المستهدف، لذا يجب تأكيد وثائق البطارية جنبًا إلى جنب مع خطة اعتماد الجهاز.
|
نقطة التصميم |
لماذا يهم؟ |
|
إخراج مستقر |
يدعم تشغيل الجهاز الذي يمكن التنبؤ به عبر نطاق البطارية القابلة للاستخدام |
|
وقت التشغيل |
يجب أن يتطابق مع فترة الفحص أو المراقبة أو استخدام الهاتف المحمول المقصودة |
|
حمل الذروة |
يمكن للمحركات أو المضخات أو شاشات العرض أو أجهزة الراديو أو المعالجات إنشاء قمم تيار قصيرة الأمد |
|
الحجم والوزن |
غالبًا ما تحتوي المعدات المحمولة على حجرات بطارية ثابتة أو حدود مريحة |
|
درجة حرارة |
يجب أن تتوافق حدود شحن/تفريغ البطارية مع بيئة التشغيل المقصودة |
|
مواصفات يمكن تتبعها |
يجب أن يظل تكوين البطارية المعتمد تحت السيطرة بعد التحقق من صحة الجهاز |
قد تركز المعدات المحمولة بشكل أكبر على الأبعاد المدمجة والكتلة المنخفضة والشحن المتكرر والواجهات المرنة. يجب تصميم العبوة المناسبة حول ملف تعريف الحمولة الحقيقي بدلاً من استخدام السعة الاسمية كعامل الاختيار الوحيد.
· الطابعات المحمولة والأدوات المحمولة: وقت التشغيل بالإضافة إلى الطلب الحالي العابر
· أجهزة المراقبة والاتصالات: خرج تيار مستمر ثابت وتشغيل في وضع الاستعداد
· الأجهزة المحمولة الذكية: أبعاد مدمجة وواجهة شحن وملاءمة للعلبة
· الروبوتات والمعدات المتنقلة: التيار المستمر، وذروة الحمل، والاتصالات الاختيارية
· وحدات النسخ الاحتياطي: وقت تشغيل يمكن التنبؤ به، وتفريغ ذاتي منخفض، وسهولة الخدمة
يتم تحديد تكوين BMS وفقًا لجهد الحزمة وكيمياء الخلية ومتطلبات الجهاز. يمكن أن تشمل وظائف الحماية القياسية الشحن الزائد، والإفراط في التفريغ، والإفراط في درجة الحرارة، والدائرة القصيرة، وحماية التيار الزائد، إلى جانب موازنة الخلايا ومراقبة درجة الحرارة عند الاقتضاء.
يمكن إضافة الاتصال عندما يحتاج الجهاز المضيف إلى حالة البطارية أو بيانات التحكم. يمكن أن تشمل خيارات المشروع Bluetooth وRS485 وCAN. يتم تأكيد البروتوكول النهائي وتعريف البيانات وواجهة الأجهزة مع العميل قبل الموافقة على العينة.
|
منطقة |
الخيارات النموذجية |
|
موصل |
JST، Molex، XT30، XT60، DC5521 وغيرها من الواجهات المحددة للمشروع |
|
كابل |
مقياس السلك، طول الكابل، الطرف، الصمامات وأسلاك الشحن/التفريغ المنفصلة |
|
السكن |
غلاف قابل للانكماش، حاوية بلاستيكية موجودة، أدوات بلاستيكية مخصصة، حاوية من الفولاذ المقاوم للصدأ أو من الصفائح المعدنية |
|
ملصق |
ملصق النموذج والعلامة التجارية للعملاء والتحذيرات والتعريف الخاص بالسوق |
|
التعبئة والتغليف |
تغليف الصادرات القياسية أو تغليف OEM حسب الطلب |
مجموعات بطاريات مخصصة مع كابلات وموصلات خاصة بالمشروع مُجهزة للإنتاج
استخدم مشروع مرجعي للمعدات المحمولة حزمة بطارية ليثيوم أيون بقدرة 7.4 فولت و10 أمبير. تستخدم الحزمة تكوين 2S وموصل طاقة XT60. تتوافق تفاصيلها الكهربائية والميكانيكية مع واجهة المعدات ومتطلبات التشغيل.
|
عنصر المشروع |
التكوين المؤكد |
|
الجهد الاسمي |
7.4 فولت |
|
سعة |
10 آه |
|
الطاقة الاسمية |
74 واط ساعة |
|
تيار التفريغ المستمر |
20 أ |
|
بنيان |
2S |
|
موصلات |
موصل XT60 |
|
التركيز على التخصيص |
إمكانية التفريغ وموصل XT60 وتكامل الكابل |
حزم بطاريات مخصصة 7.4V 10Ah في إنتاج الدفعات
يمكن تقدير طاقة البطارية من خلال حمل الجهاز، لكن النتيجة ليست سوى نقطة بداية.
|
مدخل |
مثال |
|
متوسط حمل الجهاز |
15 واط |
|
وقت التشغيل المطلوب |
4 ساعات |
|
متطلبات الطاقة الأولية |
15 واط × 4 ساعة = 60 واط ساعة |
يجب أن تأخذ سعة البطارية النهائية أيضًا في الاعتبار تيار التفريغ، وكفاءة التحويل، وعمق التفريغ المسموح به، ودرجة الحرارة، والعمر، والحمل الأقصى، ومساحة التثبيت المتاحة. يتم تأكيد الهامش الهندسي حسب المعدات الفعلية بدلا من تطبيق نسبة واحدة ثابتة على كل مشروع.
|
منصة |
فعل |
الإخراج |
|
01 |
مراجعة المتطلبات |
الجهد والحمل ووقت التشغيل والمساحة والموصل والسوق المستهدف |
|
02 |
اقتراح البطارية |
الخلية، تكوين S/P، BMS، الأبعاد والواجهة |
|
03 |
عينة هندسية |
إنتاج النموذج الأولي والفحص الكهربائي |
|
04 |
اختبار الجهاز |
وقت التشغيل والشحن ودرجة الحرارة والملاءمة والتحقق من صحة الحمل الأقصى |
|
05 |
تحسين |
اضبط التكوين حيث يحدد الاختبار عدم التطابق |
|
06 |
الموافقة على العينة |
تجميد المواصفات المعتمدة |
|
07 |
الإنتاج التجريبي |
التحقق من اتساق الدفعة الصغيرة |
|
08 |
إنتاج متسلسل |
مراقبة الجودة الإنتاج والتفتيش النهائي |
يمكن أن تشمل ضوابط الإنتاج النموذجية فحص الخلايا الواردة، وفرز الخلايا ومطابقتها، والتحقق من نظام إدارة المباني، والتجميع، وفحوصات الشحن/التفريغ، والتحقق من الحماية، والتقادم، والفحص النهائي. يتم تحديد خطة الاختبار الدقيقة حسب طراز البطارية ومتطلبات المشروع.
تخضع حزم البطاريات لاختبارات كهربائية متعددة القنوات
يجب تأكيد متطلبات الشهادة وفقًا للتكوين النهائي للبطارية وفئة المنتج النهائي والسوق المقصودة. اعتمادًا على المشروع، قد تتضمن الوثائق UN38.3 وMSDS، بينما قد تتطلب مشاريع مختارة للبطاريات المحمولة القابلة لإعادة الشحن الحصول على شهادة IEC 62133-2 / CB أو CE/RoHS أو شهادة خاصة بالسوق مثل KC.
نطاق الشهادة خاص بالنموذج. يجب ألا يتم التعامل مع التقرير أو الشهادة الخاصة بحزمة بطارية واحدة على أنها تغطية تلقائية لتكوين آخر.
|
التوثيق |
الغرض النموذجي |
|
UN38.3 |
اختبار النقل لنموذج بطارية الليثيوم المعمول به |
|
صحيفة بيانات سلامة المواد |
وثائق دعم السلامة والنقل |
|
إيك 62133-2 / سي بي |
مشاريع بطارية الليثيوم القابلة لإعادة الشحن المحمولة والمختومة القابلة للتطبيق |
|
سي / بنفايات |
وفقا لتكوين المنتج ومتطلبات السوق الوجهة |
|
كانساس |
موديلات البطاريات القابلة للتطبيق للسوق الكورية |
· اسم الجهاز والتطبيق
· جهد التشغيل ونطاق الجهد المسموح به
· متوسط، مستمر وذروة التيار أو الطاقة
· وقت التشغيل المطلوب
· الحد الأقصى لأبعاد البطارية ووزنها
· طريقة الشحن ومعلومات الشاحن
· متطلبات الموصل والكابلات والاتصالات
· درجة حرارة التشغيل وبيئة التثبيت
· البلد المستهدف ومتطلبات الشهادة
· العينة المتوقعة وكمية الإنتاج
المواصفات والأمثلة وخيارات التكوين الموضحة في هذه الصفحة مخصصة للتقييم الهندسي الأولي. قد يتغير الجهد النهائي والسعة والأبعاد والوزن وتيار التفريغ ونموذج الخلية ونظام إدارة المباني والموصل والغلاف والاتصالات والمواصفات الأخرى وفقًا لمتطلبات الجهاز وتوافر المكونات ونطاق الاعتماد وتطوير المنتج.
تخضع المواصفات النهائية للعينة المعتمدة أو ورقة البيانات المؤكدة أو الاتفاقية الفنية أو PI أو العقد. عندما تختلف معلومات الموقع الإلكتروني عن وثيقة المشروع المعتمدة، فإن وثيقة المشروع المعتمدة هي التي تسود.
أرسل جهد الجهاز والحمل ووقت التشغيل المطلوب ومساحة البطارية وطريقة الشحن والموصل والسوق المستهدف. يمكن لشركة HSS Energy تقييم بنية البطارية المناسبة للتحقق من صحة العينة والجهاز.
