La progettazione delle batterie per apparecchiature mediche e portatili inizia dai requisiti operativi del dispositivo. Tensione, autonomia, carico di picco, spazio disponibile, metodo di ricarica, connettore, condizioni ambientali e percorso di certificazione influiscono tutti sulla configurazione finale del pacchetto. HSS Energy supporta lo sviluppo di batterie compatte agli ioni di litio e LiFePO4 dalle specifiche iniziali fino alla convalida e alla produzione dei campioni.
|
Tensione tipica |
Chimica |
Formato cella |
Personalizzazione |
|
3,7 V / 7,4 V / 11,1 V / 12 V / personalizzato |
Ioni di litio/LiFePO4 |
18650 / 21700 / custodia |
BMS/connettore/cavo/alloggiamento/etichetta/imballaggio |
Panoramica della soluzione per batterie per apparecchiature mediche e portatili
Le apparecchiature mediche ed elettroniche portatili spesso hanno limiti rigidi in termini di dimensioni e peso della batteria, pur richiedendo un'autonomia prevedibile e un'erogazione di potenza stabile. Il primo passo di progettazione è confermare i requisiti del dispositivo piuttosto che selezionare una batteria solo in base alla tensione e agli Ah.
· Tensione operativa e intervallo di tensione consentito
· Tempo di funzionamento o tempo di backup richiesto
· Corrente media, continua e di picco
· Dimensioni e peso massimi della batteria
· Metodo di ricarica e interfaccia di ricarica
· Requisiti del connettore e del cavo
· Temperatura operativa e di conservazione
· Mercato di destinazione e documentazione richiesta
|
Fare un passo |
Punto di selezione |
Controllo di ingegneria |
|
1 |
Tipo di dispositivo |
Attrezzature mediche/diagnostiche/monitoraggio/stampanti/strumenti/attrezzature portatili intelligenti |
|
2 |
Requisiti elettrici |
Tensione + carico medio + carico di picco + autonomia richiesta |
|
3 |
Limite meccanico |
Massima L × P × A + peso + posizione di montaggio |
|
4 |
Architettura della batteria |
Li-ion o LiFePO4 + 18650 / 21700 / custodia + configurazione S/P |
|
5 |
BMS e interfaccia |
Protezione + comunicazione opzionale + cavo + connettore |
|
6 |
Validazione |
Campione -> test del dispositivo -> ottimizzazione -> specifica approvata -> produzione |
|
Piattaforma |
Architettura tipica |
Direzione dell'attrezzatura adatta |
|
3,7 V |
Ioni di litio 1S |
Dispositivi portatili, elettronica compatta, apparecchiature portatili intelligenti |
|
7,4 V |
ioni di litio 2S |
Strumenti portatili, apparecchiature di monitoraggio, dispositivi per la bellezza e la cura della persona |
|
7,4 V |
ioni di litio 2S |
Stampanti portatili, apparecchiature diagnostiche, dispositivi di monitoraggio, robotica e apparecchiature mobili |
|
12 V/12,8 V |
Ioni di litio o 4S LiFePO4 |
Moduli di backup, apparecchiature portatili, piccoli sostituti del piombo-acido |
|
24V e personalizzato |
Basato su progetti |
Attrezzature mobili più grandi, robotica, strumenti motorizzati e sistemi speciali |
Per progetti compatti agli ioni di litio, le opzioni delle celle di grado A possono includere EVE, DMEGC, BAK, LG e Samsung, in base alle specifiche del dispositivo, alla disponibilità delle celle e ai requisiti del progetto. La selezione delle celle considera anche la consistenza della capacità, la resistenza interna, la capacità di scarica, la temperatura operativa, le dimensioni e la continuità di fornitura.
I progetti di batterie per apparecchiature mediche richiedono in genere un controllo più rigoroso della compatibilità elettrica e meccanica perché la batteria è parte di un dispositivo completo. L'esatto percorso di conformità dipende dal prodotto finale e dal mercato di destinazione, pertanto la documentazione della batteria deve essere confermata insieme al piano di certificazione del dispositivo.
|
Punto di progettazione |
Perché è importante |
|
Uscita stabile |
Supporta il funzionamento prevedibile del dispositivo per tutta la gamma di batterie utilizzabili |
|
Durata |
Deve corrispondere al periodo previsto per l'esame, il monitoraggio o l'utilizzo mobile |
|
Carico di punta |
Motori, pompe, display, radio o processori possono creare picchi di corrente di breve durata |
|
Dimensioni e peso |
Le apparecchiature portatili hanno spesso vani batteria fissi o limiti ergonomici |
|
Temperatura |
I limiti di carica/scarica della batteria devono corrispondere all'ambiente operativo previsto |
|
Specifica tracciabile |
La configurazione approvata della batteria deve rimanere controllata dopo la convalida del dispositivo |
Le apparecchiature portatili possono porre maggiore enfasi su dimensioni compatte, massa ridotta, ricarica ripetuta e interfacce flessibili. Un pacchetto adeguato dovrebbe essere progettato in base al profilo di carico reale anziché utilizzare la capacità nominale come unico fattore di selezione.
· Stampanti portatili e strumenti portatili: autonomia e domanda corrente transitoria
· Dispositivi di monitoraggio e comunicazione: uscita CC stabile e funzionamento in standby
· Dispositivi mobili intelligenti: dimensioni compatte, interfaccia di ricarica e vestibilità della custodia
· Robotica e apparecchiature mobili: corrente continua, carico di punta e comunicazione opzionale
· Moduli di backup: autonomia prevedibile, bassa autoscarica e semplice manutenzione
La configurazione del BMS viene selezionata in base alla tensione del pacco, alla chimica delle celle e ai requisiti del dispositivo. Le funzioni di protezione standard possono includere protezione da sovraccarico, scarica eccessiva, temperatura eccessiva, cortocircuito e sovracorrente, insieme al bilanciamento delle celle e al monitoraggio della temperatura ove richiesto.
La comunicazione può essere aggiunta quando l'apparecchiatura host necessita dello stato della batteria o dei dati di controllo. Le opzioni di progetto possono includere Bluetooth, RS485 e CAN. Il protocollo finale, la definizione dei dati e l'interfaccia hardware vengono confermati con il cliente prima dell'approvazione del campione.
|
Zona |
Opzioni tipiche |
|
Connettore |
JST, Molex, XT30, XT60, DC5521 e altre interfacce specificate dal progetto |
|
Cavo |
Calibro del filo, lunghezza del cavo, terminale, fusibile e cavi di carica/scarica separati |
|
Alloggiamento |
Involucro termoretraibile, custodia in plastica esistente, utensili in plastica personalizzati, custodia in acciaio inossidabile o lamiera |
|
Etichetta |
Etichetta del modello, branding del cliente, avvertenze e identificazione specifica del mercato |
|
Confezione |
Imballaggio standard per l'esportazione o imballaggio OEM personalizzato |
Pacchi batterie personalizzati con cavi e connettori specifici del progetto preparati per la produzione
Un progetto di riferimento per apparecchiature portatili ha utilizzato un pacco batteria agli ioni di litio da 7,4 V 10 Ah. Il pacchetto utilizza una configurazione 2S e un connettore di alimentazione XT60. I suoi dettagli elettrici e meccanici sono adattati all'interfaccia dell'apparecchiatura e ai requisiti operativi.
|
Elemento del progetto |
Configurazione confermata |
|
Tensione nominale |
7,4 V |
|
Capacità |
10 Ah |
|
Energia nominale |
74Wh |
|
Corrente di scarica continua |
20A |
|
Architettura |
2S |
|
Connettori |
Connettore XT60 |
|
Focus sulla personalizzazione |
Capacità di scarica, connettore XT60 e integrazione del cavo |
Pacchi batterie personalizzati da 7,4 V 10 Ah in produzione in batch
L'energia della batteria può essere stimata dal carico del dispositivo, ma il risultato è solo un punto di partenza.
|
Ingresso |
Esempio |
|
Carico medio del dispositivo |
15 W |
|
Tempo di esecuzione richiesto |
4 ore |
|
Fabbisogno energetico iniziale |
15 W × 4 ore = 60 Wh |
La capacità finale della batteria deve considerare anche la corrente di scarica, l'efficienza di conversione, la profondità di scarica consentita, la temperatura, l'invecchiamento, il carico di picco e lo spazio di installazione disponibile. Il margine di progettazione viene confermato in base all'attrezzatura effettiva invece di applicare una percentuale fissa a ogni progetto.
|
Palcoscenico |
Azione |
Produzione |
|
01 |
Revisione dei requisiti |
Tensione, carico, autonomia, spazio, connettore e mercato di riferimento |
|
02 |
Proposta batteria |
Cella, configurazione S/P, BMS, dimensioni e interfaccia |
|
03 |
Campione di ingegneria |
Produzione di prototipi e ispezione elettrica |
|
04 |
Prova del dispositivo |
Convalida di autonomia, ricarica, temperatura, adattamento e carico di punta |
|
05 |
Ottimizzazione |
Modificare la configurazione laddove il test identifica una mancata corrispondenza |
|
06 |
Approvazione del campione |
Congelare la specifica approvata |
|
07 |
Produzione pilota |
Verifica della coerenza in piccoli lotti |
|
08 |
Produzione di massa |
Controllo di qualità della produzione e ispezione finale |
I tipici controlli di produzione possono includere l'ispezione delle celle in entrata, lo smistamento e l'abbinamento delle celle, la verifica del BMS, l'assemblaggio, i controlli di carica/scarica, la verifica della protezione, l'invecchiamento e l'ispezione finale. L'esatto piano di test è determinato dal modello di batteria e dai requisiti del progetto.
Pacchi batteria sottoposti a test elettrici multicanale
I requisiti di certificazione devono essere confermati in base alla configurazione finale della batteria, alla categoria del prodotto finale e al mercato di destinazione. A seconda del progetto, la documentazione può includere UN38.3 e MSDS, mentre progetti selezionati di batterie portatili ricaricabili possono richiedere IEC 62133-2/CB, CE/RoHS o una certificazione specifica del mercato come KC.
L'ambito della certificazione è specifico del modello. Un rapporto o un certificato per un pacco batteria non deve essere considerato come copertura automatica per un'altra configurazione.
|
Documentazione |
Scopo tipico |
|
ONU38.3 |
Test di trasporto per il modello di batteria al litio applicabile |
|
Scheda di sicurezza |
Documentazione di sicurezza e di supporto al trasporto |
|
IEC 62133-2/CB |
Progetti applicabili di batterie al litio ricaricabili sigillate portatili |
|
CE/RoHS |
In base alla configurazione del prodotto e ai requisiti del mercato di destinazione |
|
KC |
Modelli di batterie applicabili per il mercato coreano |
· Nome e applicazione del dispositivo
· Tensione operativa e intervallo di tensione consentito
· Corrente o potenza media, continua e di picco
· Tempo di esecuzione richiesto
· Dimensioni e peso massimi della batteria
· Metodo di ricarica e informazioni sul caricabatterie
· Requisiti di connettore, cavo e comunicazione
· Temperatura operativa e ambiente di installazione
· Paese di destinazione e requisiti di certificazione
· Campione previsto e quantità di produzione
Le specifiche, gli esempi e le opzioni di configurazione mostrati in questa pagina servono per una valutazione tecnica preliminare. La tensione finale, la capacità, le dimensioni, il peso, la corrente di scarica, il modello della cella, il BMS, il connettore, l'involucro, la comunicazione e altre specifiche possono variare in base ai requisiti del dispositivo, alla disponibilità dei componenti, all'ambito della certificazione e allo sviluppo del prodotto.
Le specifiche finali sono soggette al campione approvato, alla scheda tecnica confermata, all'accordo tecnico, al PI o al contratto. Laddove le informazioni sul sito web differiscano da un documento di progetto approvato, prevarrà il documento di progetto approvato.
Invia la tensione del dispositivo, il carico, l'autonomia richiesta, lo spazio della batteria, il metodo di ricarica, il connettore e il mercato di riferimento. HSS Energy è in grado di valutare un'architettura di batteria adatta per la validazione di campioni e dispositivi.
