การออกแบบแบตเตอรี่สำหรับอุปกรณ์ทางการแพทย์และอุปกรณ์พกพาเริ่มต้นจากข้อกำหนดการใช้งานอุปกรณ์ แรงดันไฟฟ้า รันไทม์ โหลดสูงสุด พื้นที่ว่าง วิธีชาร์จ ขั้วต่อ สภาพแวดล้อม และเส้นทางการรับรอง ล้วนส่งผลต่อการกำหนดค่าแพ็คสุดท้าย HSS Energy รองรับการพัฒนาแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนและ LiFePO4 ขนาดกะทัดรัดตั้งแต่ข้อกำหนดเบื้องต้นผ่านการตรวจสอบตัวอย่างและการผลิต
|
แรงดันไฟฟ้าทั่วไป |
เคมี |
รูปแบบเซลล์ |
การปรับแต่ง |
|
3.7V / 7.4V / 11.1V / 12V / กำหนดเอง |
ลิเธียมไอออน / LiFePO4 |
18650 / 21700 / ซอง |
BMS / ขั้วต่อ / สายไฟ / ตัวเรือน / ฉลาก / บรรจุภัณฑ์ |
ภาพรวมโซลูชันแบตเตอรี่อุปกรณ์การแพทย์และอุปกรณ์พกพา
อุปกรณ์ทางการแพทย์และอิเล็กทรอนิกส์แบบพกพามักจะมีข้อจำกัดด้านขนาดและน้ำหนักของแบตเตอรี่อย่างเข้มงวด ในขณะที่ยังคงต้องการรันไทม์ที่คาดการณ์ได้และการส่งพลังงานที่เสถียร ขั้นตอนการออกแบบขั้นแรกคือการยืนยันข้อกำหนดของอุปกรณ์ แทนที่จะเลือกแบตเตอรี่ตามแรงดันไฟฟ้าและ Ah เท่านั้น
· แรงดันไฟฟ้าในการทำงานและช่วงแรงดันไฟฟ้าที่อนุญาต
· เวลาปฏิบัติงานหรือเวลาสำรองที่ต้องการ
· กระแสเฉลี่ย ต่อเนื่อง และสูงสุด
· ขนาดและน้ำหนักสูงสุดของแบตเตอรี่
· วิธีการชาร์จและอินเทอร์เฟซการชาร์จ
· ข้อกำหนดของตัวเชื่อมต่อและสายเคเบิล
· อุณหภูมิการทำงานและการเก็บรักษา
· ตลาดเป้าหมายและเอกสารที่จำเป็น
|
ขั้นตอน |
จุดคัดเลือก |
การตรวจสอบทางวิศวกรรม |
|
1 |
ประเภทอุปกรณ์ |
การแพทย์ / การวินิจฉัย / การตรวจสอบ / เครื่องพิมพ์ / เครื่องมือ / อุปกรณ์พกพาอัจฉริยะ |
|
2 |
ข้อกำหนดด้านไฟฟ้า |
แรงดันไฟฟ้า + โหลดเฉลี่ย + โหลดสูงสุด + รันไทม์ที่ต้องการ |
|
3 |
ขีดจำกัดทางกล |
สูงสุด ยาว × กว้าง × สูง + น้ำหนัก + ตำแหน่งการติดตั้ง |
|
4 |
สถาปัตยกรรมแบตเตอรี่ |
Li-ion หรือ LiFePO4 + 18650/21700 / กระเป๋า + การกำหนดค่า S/P |
|
5 |
BMS และอินเทอร์เฟซ |
การป้องกัน + การสื่อสารเสริม + สายเคเบิล + ขั้วต่อ |
|
6 |
การตรวจสอบ |
ตัวอย่าง -> การทดสอบอุปกรณ์ -> การเพิ่มประสิทธิภาพ -> ข้อมูลจำเพาะที่ได้รับอนุมัติ -> การผลิต |
|
แพลตฟอร์ม |
สถาปัตยกรรมทั่วไป |
ทิศทางอุปกรณ์ที่เหมาะสม |
|
3.7V |
1S ลิเธียมไอออน |
อุปกรณ์พกพา อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ขนาดกะทัดรัด อุปกรณ์พกพาอัจฉริยะ |
|
7.4V |
2S ลิเธียมไอออน |
เครื่องมือแบบพกพา อุปกรณ์ตรวจสอบ ความงามและอุปกรณ์การดูแลส่วนบุคคล |
|
7.4V |
2S ลิเธียมไอออน |
เครื่องพิมพ์แบบพกพา อุปกรณ์วินิจฉัย อุปกรณ์ตรวจสอบ หุ่นยนต์และอุปกรณ์เคลื่อนที่ |
|
12V / 12.8V |
ลิเธียมไอออน หรือ 4S LiFePO4 |
โมดูลสำรอง อุปกรณ์พกพา สารทดแทนตะกั่วกรดขนาดเล็ก |
|
24V และกำหนดเอง |
ตามโครงการ |
อุปกรณ์เคลื่อนที่ขนาดใหญ่ หุ่นยนต์ เครื่องมือขับเคลื่อน และระบบพิเศษ |
สำหรับโครงการลิเธียมไอออนขนาดกะทัดรัด ตัวเลือกเซลล์เกรด A อาจรวมถึง EVE, DMEGC, BAK, LG และ Samsung โดยขึ้นอยู่กับข้อกำหนดของอุปกรณ์ ความพร้อมใช้งานของเซลล์ และข้อกำหนดของโครงการ การเลือกเซลล์ยังพิจารณาถึงความสม่ำเสมอของความจุ ความต้านทานภายใน ความสามารถในการคายประจุ อุณหภูมิในการทำงาน ขนาด และความต่อเนื่องในการจ่ายไฟ
โดยทั่วไปโครงการแบตเตอรี่อุปกรณ์การแพทย์จำเป็นต้องมีการควบคุมความเข้ากันได้ทางไฟฟ้าและเครื่องกลที่เข้มงวดมากขึ้น เนื่องจากแบตเตอรี่เป็นส่วนหนึ่งของอุปกรณ์ที่สมบูรณ์ เส้นทางการปฏิบัติตามข้อกำหนดที่แน่นอนขึ้นอยู่กับผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายและตลาดเป้าหมาย ดังนั้นควรยืนยันเอกสารเกี่ยวกับแบตเตอรี่พร้อมกับแผนการรับรองอุปกรณ์
|
จุดออกแบบ |
ทำไมมันถึงสำคัญ |
|
ผลผลิตที่มีเสถียรภาพ |
รองรับการทำงานของอุปกรณ์ที่คาดเดาได้ตลอดช่วงแบตเตอรี่ที่ใช้งานได้ |
|
รันไทม์ |
จะต้องตรงกับระยะเวลาการตรวจสอบ การติดตาม หรือการใช้มือถือที่ตั้งใจไว้ |
|
โหลดสูงสุด |
มอเตอร์ ปั๊ม จอแสดงผล วิทยุ หรือโปรเซสเซอร์สามารถสร้างพีคกระแสระยะสั้นได้ |
|
ขนาดและน้ำหนัก |
อุปกรณ์พกพามักจะมีช่องใส่แบตเตอรี่แบบตายตัวหรือมีข้อจำกัดตามหลักสรีระศาสตร์ |
|
อุณหภูมิ |
ขีดจำกัดการชาร์จ/คายประจุแบตเตอรี่ต้องตรงกับสภาพแวดล้อมการทำงานที่ต้องการ |
|
ข้อกำหนดที่ตรวจสอบย้อนกลับได้ |
การกำหนดค่าแบตเตอรี่ที่ได้รับอนุมัติควรยังคงได้รับการควบคุมหลังจากการตรวจสอบอุปกรณ์แล้ว |
อุปกรณ์พกพาอาจให้ความสำคัญกับขนาดที่กะทัดรัด น้ำหนักต่ำ การชาร์จซ้ำ และอินเทอร์เฟซที่ยืดหยุ่น บรรจุภัณฑ์ที่เหมาะสมควรได้รับการออกแบบให้เหมาะกับโปรไฟล์การรับน้ำหนักจริง แทนที่จะใช้ความจุที่ระบุเป็นปัจจัยในการเลือกเพียงอย่างเดียว
· เครื่องพิมพ์พกพาและอุปกรณ์พกพา: รันไทม์บวกกับความต้องการปัจจุบันชั่วคราว
· อุปกรณ์ตรวจสอบและสื่อสาร: เอาต์พุต DC ที่เสถียรและการทำงานสแตนด์บาย
· อุปกรณ์เคลื่อนที่อัจฉริยะ: ขนาดกะทัดรัด อินเทอร์เฟซการชาร์จ และขนาดที่พอดีกับตัวเครื่อง
· หุ่นยนต์และอุปกรณ์เคลื่อนที่: กระแสไฟฟ้าต่อเนื่อง โหลดไฟฟ้าสูงสุด และการสื่อสารเสริม
· โมดูลสำรอง: รันไทม์ที่คาดการณ์ได้ การคายประจุเองต่ำ และความสามารถในการซ่อมบำรุงที่เรียบง่าย
การกำหนดค่า BMS ถูกเลือกตามแรงดันไฟฟ้าของชุด เคมีของเซลล์ และข้อกำหนดของอุปกรณ์ ฟังก์ชันการป้องกันมาตรฐานอาจรวมถึงการชาร์จไฟเกิน การคายประจุเกิน อุณหภูมิเกิน การลัดวงจร และกระแสเกิน รวมถึงการปรับสมดุลของเซลล์และการตรวจสอบอุณหภูมิตามที่จำเป็น
สามารถเพิ่มการสื่อสารได้เมื่ออุปกรณ์โฮสต์ต้องการสถานะแบตเตอรี่หรือข้อมูลการควบคุม ตัวเลือกโครงการอาจรวมถึง Bluetooth, RS485 และ CAN โปรโตคอลขั้นสุดท้าย คำจำกัดความของข้อมูล และอินเทอร์เฟซฮาร์ดแวร์ได้รับการยืนยันกับลูกค้าก่อนการอนุมัติตัวอย่าง
|
พื้นที่ |
ตัวเลือกทั่วไป |
|
ตัวเชื่อมต่อ |
JST, Molex, XT30, XT60, DC5521 และอินเทอร์เฟซระบุโครงการอื่น ๆ |
|
เคเบิล |
เกจสายไฟ ความยาวสายเคเบิล ขั้วต่อ ฟิวส์ และสายชาร์จ/คายประจุแยกกัน |
|
ที่อยู่อาศัย |
ฟิล์มหด, ตู้พลาสติกที่มีอยู่, เครื่องมือพลาสติกสั่งทำพิเศษ, ตู้สแตนเลสหรือแผ่นโลหะ |
|
ฉลาก |
ป้ายรุ่น การสร้างแบรนด์ของลูกค้า คำเตือน และการระบุเฉพาะตลาด |
|
บรรจุภัณฑ์ |
บรรจุภัณฑ์ส่งออกมาตรฐานหรือบรรจุภัณฑ์ OEM ที่กำหนดเอง |
ชุดแบตเตอรี่แบบกำหนดเองพร้อมสายเคเบิลและตัวเชื่อมต่อเฉพาะโครงการที่เตรียมไว้สำหรับการผลิต
โครงการอุปกรณ์พกพาอ้างอิงใช้ชุดแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน 7.4V 10Ah ชุดนี้ใช้การกำหนดค่า 2S และขั้วต่อจ่ายไฟ XT60 รายละเอียดทางไฟฟ้าและทางกลสอดคล้องกับอินเทอร์เฟซของอุปกรณ์และข้อกำหนดในการใช้งาน
|
รายการโครงการ |
การกำหนดค่าที่ได้รับการยืนยัน |
|
แรงดันไฟฟ้าที่กำหนด |
7.4V |
|
ความจุ |
10อา |
|
พลังงานที่กำหนด |
74Wh |
|
กระแสคายประจุอย่างต่อเนื่อง |
20เอ |
|
สถาปัตยกรรม |
2ส |
|
ขั้วต่อ |
ขั้วต่อ XT60 |
|
โฟกัสการปรับแต่ง |
ความสามารถในการคายประจุ, ขั้วต่อ XT60 และการรวมสายเคเบิล |
ชุดแบตเตอรี่แบบกำหนดเอง 7.4V 10Ah ในการผลิตเป็นชุด
พลังงานแบตเตอรี่สามารถประมาณได้จากโหลดของอุปกรณ์ แต่ผลลัพธ์เป็นเพียงจุดเริ่มต้นเท่านั้น
|
ป้อนข้อมูล |
ตัวอย่าง |
|
โหลดอุปกรณ์โดยเฉลี่ย |
15W |
|
รันไทม์ที่จำเป็น |
4 ชั่วโมง |
|
ความต้องการพลังงานเริ่มต้น |
15วัตต์ × 4ชม. = 60Wh |
ความจุขั้นสุดท้ายของแบตเตอรี่ยังต้องคำนึงถึงกระแสคายประจุ ประสิทธิภาพการแปลง ความลึกของการคายประจุที่อนุญาต อุณหภูมิ อายุ โหลดสูงสุด และพื้นที่การติดตั้งที่มีอยู่ อัตรากำไรทางวิศวกรรมได้รับการยืนยันตามอุปกรณ์จริง แทนที่จะใช้เปอร์เซ็นต์คงที่หนึ่งเปอร์เซ็นต์กับทุกโครงการ
|
เวที |
การกระทำ |
เอาท์พุต |
|
01 |
การทบทวนความต้องการ |
แรงดันไฟฟ้า โหลด รันไทม์ พื้นที่ ตัวเชื่อมต่อ และตลาดเป้าหมาย |
|
02 |
ข้อเสนอแบตเตอรี่ |
เซลล์, การกำหนดค่า S/P, BMS, ขนาดและอินเทอร์เฟซ |
|
03 |
ตัวอย่างทางวิศวกรรม |
การผลิตต้นแบบและการตรวจสอบทางไฟฟ้า |
|
04 |
การทดสอบอุปกรณ์ |
การตรวจสอบรันไทม์ การชาร์จ อุณหภูมิ ความพอดี และโหลดสูงสุด |
|
05 |
การเพิ่มประสิทธิภาพ |
ปรับการกำหนดค่าโดยที่การทดสอบระบุความไม่ตรงกัน |
|
06 |
การอนุมัติตัวอย่าง |
ตรึงข้อกำหนดที่ได้รับอนุมัติ |
|
07 |
การผลิตนำร่อง |
การตรวจสอบความสอดคล้องกันในปริมาณน้อย |
|
08 |
การผลิตจำนวนมาก |
QC การผลิตและการตรวจสอบขั้นสุดท้าย |
การควบคุมการผลิตโดยทั่วไปอาจรวมถึงการตรวจสอบเซลล์ขาเข้า การคัดแยกและการจับคู่เซลล์ การตรวจสอบ BMS การประกอบ การตรวจสอบการชาร์จ/การคายประจุ การตรวจสอบการป้องกัน การเสื่อมสภาพ และการตรวจสอบขั้นสุดท้าย แผนการทดสอบที่แน่นอนจะพิจารณาจากรุ่นแบตเตอรี่และข้อกำหนดของโครงการ
ชุดแบตเตอรี่อยู่ระหว่างการทดสอบทางไฟฟ้าแบบหลายช่องสัญญาณ
ข้อกำหนดการรับรองจะต้องได้รับการยืนยันตามการกำหนดค่าแบตเตอรี่ขั้นสุดท้าย หมวดหมู่ผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย และตลาดปลายทาง เอกสารประกอบอาจรวมถึง UN38.3 และ MSDS ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับโครงการ ในขณะที่โครงการแบตเตอรี่ชาร์จแบบพกพาบางโครงการอาจต้องใช้ IEC 62133-2 / CB, CE/RoHS หรือการรับรองเฉพาะตลาด เช่น KC
ขอบเขตการรับรองเป็นแบบเฉพาะรุ่น รายงานหรือใบรับรองสำหรับชุดแบตเตอรี่หนึ่งชุดจะต้องไม่ถือว่าเป็นการครอบคลุมอัตโนมัติสำหรับการกำหนดค่าอื่น
|
เอกสารประกอบ |
วัตถุประสงค์ทั่วไป |
|
UN38.3 |
การทดสอบการขนส่งสำหรับแบตเตอรี่ลิเธียมรุ่นที่เกี่ยวข้อง |
|
เอกสารความปลอดภัย |
เอกสารสนับสนุนด้านความปลอดภัยและการขนส่ง |
|
IEC 62133-2 / CB |
โครงการแบตเตอรี่ลิเธียมแบบชาร์จไฟแบบปิดผนึกแบบพกพาที่ใช้งานได้ |
|
CE / RoHS |
ตามการกำหนดค่าผลิตภัณฑ์และข้อกำหนดของตลาดปลายทาง |
|
เคซี |
รุ่นแบตเตอรี่ที่ใช้งานได้สำหรับตลาดเกาหลี |
· ชื่ออุปกรณ์และแอปพลิเคชัน
· แรงดันไฟฟ้าในการทำงานและช่วงแรงดันไฟฟ้าที่อนุญาต
· กระแสหรือกำลังไฟฟ้าเฉลี่ย ต่อเนื่อง และสูงสุด
· รันไทม์ที่จำเป็น
· ขนาดและน้ำหนักสูงสุดของแบตเตอรี่
· วิธีการชาร์จและข้อมูลเครื่องชาร์จ
· ข้อกำหนดของตัวเชื่อมต่อ เคเบิล และการสื่อสาร
· อุณหภูมิการทำงานและสภาพแวดล้อมการติดตั้ง
· ประเทศเป้าหมายและข้อกำหนดการรับรอง
· ตัวอย่างและปริมาณการผลิตที่คาดหวัง
ข้อมูลจำเพาะ ตัวอย่าง และตัวเลือกการกำหนดค่าที่แสดงในหน้านี้มีไว้สำหรับการประเมินทางวิศวกรรมเบื้องต้น แรงดันไฟฟ้าขั้นสุดท้าย ความจุ ขนาด น้ำหนัก กระแสคายประจุ รุ่นของเซลล์ BMS ขั้วต่อ กล่องหุ้ม การสื่อสาร และข้อกำหนดอื่นๆ อาจเปลี่ยนแปลงได้ตามความต้องการของอุปกรณ์ ความพร้อมใช้งานของส่วนประกอบ ขอบเขตการรับรอง และการพัฒนาผลิตภัณฑ์
ข้อกำหนดขั้นสุดท้ายขึ้นอยู่กับตัวอย่างที่ได้รับอนุมัติ เอกสารข้อมูลที่ได้รับการยืนยัน ข้อตกลงทางเทคนิค PI หรือสัญญา ในกรณีที่ข้อมูลเว็บไซต์แตกต่างจากเอกสารโครงการที่ได้รับอนุมัติ เอกสารโครงการที่ได้รับอนุมัติจะมีผลเหนือกว่า
ส่งแรงดันไฟฟ้าของอุปกรณ์ โหลด รันไทม์ที่ต้องการ พื้นที่แบตเตอรี่ วิธีการชาร์จ ตัวเชื่อมต่อ และตลาดเป้าหมาย HSS Energy สามารถประเมินสถาปัตยกรรมแบตเตอรี่ที่เหมาะสมสำหรับการตรวจสอบตัวอย่างและอุปกรณ์
