Creando un paquete de batería personalizado implica encontrar el equilibrio adecuado de rendimiento, seguridad y adherencia a los estándares de la industria. Aquí hay un desglose de las consideraciones clave, junto con consejos internos para ayudar a los ingenieros y desarrolladores de productos.
Determinar los requisitos de energía
Cuando se trata de necesidades de energía, esencialmente determinan un voltaje de la batería, capacidad y densidad de energía. Esto es lo que debe tener en cuenta:
Cargas específicas de la aplicación
Las diferentes aplicaciones tienen diferentes necesidades. Los vehículos eléctricos (EV), por ejemplo, requieren una alta densidad de potencia (piense en las tasas de descarga de 50c), mientras que los dispositivos médicos se centran en mantener un voltaje constante.
Coincidencia de voltaje
Los paquetes de baterías personalizados a menudo combinan celdas en serie o paralelo configuraciones. Por lo tanto, un sistema de 48 V podría usar alrededor de 13–14 células LifePO4 a 3.2V cada una o 14 nmc de células a 3.7 V cada una.
Optimización de densidad de energía
Si tiene como objetivo reducir el tamaño del paquete con celdas de alta capacidad (hasta 40h por celda), recuerde que necesitará avanzar gestión térmica.
Pico vs. potencia continua
Alto Caja Las células (como las de 50 ° C) son ideales para drones que necesitan ráfagas de energía rápida, mientras que los sistemas de almacenamiento de energía priorizan la potencia duradera sobre los brotes cortos.
Calcular los requisitos de carga
Los parámetros de carga influyen significativamente en la eficiencia y la seguridad de la carga. Aquí está la primicia:
Protocolos de carga
Para sistemas de carga rápida como configuraciones de 800V, su sistema de gestión de baterías (BMS) debe manejar protocolos de comunicación como Can o SMBUS.
Tarifa de carga
Es importante no exceder lo que sus células pueden manejar, como pegarse a 1C para las células LifepO4 o mantenerlo a 0.5 ° C para algunas células NMC.
Restricciones térmicas
La carga rápida genera más calor, por lo que el uso de materiales de enfriamiento líquido o cambio de fase es esencial para mantener temperaturas por debajo de 45 ° C.
Proporcionar características de seguridad
La seguridad es esencial, sin compromisos. Aquí hay características clave de seguridad a considerar:
Capas de protección de BMS
- Corte de sobretensión/subtensión (por ejemplo, un máximo de 3.65 V para LifepO4).
- Detección rápida de cortocircuito (menos de 1 m tiempo de respuesta).
- Equilibrio celular, ya sea pasivo o activo, para mantener niveles de voltaje uniformes.
Gestión térmica
- Enfriamiento de líquidos para paquetes de alta potencia como baterías EV.
- Tecnología de autocalación para garantizar un funcionamiento sin problemas en el frío.
Seguridad mecánica
- Recintos con clasificaciones IP67 para proteger contra el polvo y el agua.
- Ventilación de explosión y materiales de retardantes de llama, como los plásticos con clasificación UL94 V0.
Diseño de material & Requisitos de recinto
Los materiales afectan la durabilidad, el peso y la eficiencia de calor de los productos.
Para el recinto
- Las aleaciones de aluminio ofrecen fuerza mientras permanecen livianos.
- Los termoplásticos como PA66-GF30 mejoran la resistencia a la vibración y el bloqueo de EMI.
Para la gestión térmica
Las almohadillas de silicona o las resinas epoxi se sobresalen al calor de disipación.
Para reducir el peso, las resinas NORYL de SABIC pueden hacer que los recintos un 40% más ligeros que el aluminio.
Consejo profesional: antes de finalizar su diseño, use maquetas impresas en 3D para evaluar las limitaciones de espacio y la eficiencia del flujo térmico.
Requisitos de certificación
Mantenerse al día con el cumplimiento es crucial para ingresar a los mercados y proteger contra los pasivos. Aquí está el Lowdown:
Estándares globales
- ONU38.3: Asegura un transporte seguro.
- ISO 12405: garantiza el rendimiento de la batería EV.
- UL 2580 (EE. UU.) Y CE (UE): enfóquese en la seguridad eléctrica.
Cumplimiento regional
- En India, BIS exige casos resistentes al fuego y blindaje de EMI.
- El GB/T 31467 de China se centra en prevenir fuga térmica.
Lista de verificación de auditoría
Asegure la cobertura de las certificaciones a nivel celular como IEC 62133 y pruebas a nivel de paquete, como verificaciones de aplastamiento y vibración.
Conclusión
Los paquetes de baterías personalizados requieren un enfoque a nivel de sistemas.
- Priorice la seguridad con BMS y diseños térmicos fuertes, optimice los parámetros de potencia/carga y seleccione materiales que equilibren el peso y la durabilidad.
- Use tecnologías emergentes como electrolitos de estado sólido y arquitecturas modulares.
- Involucre los laboratorios de prueba certificados temprano para garantizar el cumplimiento y evitar rediseños costosos.
Abordar estos factores ayuda a los ingenieros a entregar paquetes de alto rendimiento que cumplen con los estándares de la industria.
