Demanda de paquetes de baterías personalizados ha aumentado debido a los avances en vehículos eléctricos, sistemas de energía renovable y electrónica portátil. Estas soluciones equilibran el costo y el rendimiento para satisfacer diversas necesidades industriales, desde extender los rangos de EV hasta la alimentación de dispositivos médicos.
Con el mercado global de paquetes de baterías personalizados para crecer a una TCAC de 10.5% (que alcanza $ 22.43 mil millones para 2033), es esencial comprender sus compensaciones económicas. Este artículo explora cómo las opciones de personalización, las estrategias de marca y las opciones de materiales dan forma a la ecuación de rendimiento de costo.
Opciones de personalización del paquete de baterías
Al personalizar los paquetes de baterías, las preferencias pueden variar. Algunos pueden elegir un paquete listo con un BMS personalizado, mientras que otros pueden preferir una celda de batería personalizada con un BMS estándar. Se trata de encontrar lo que funciona mejor para cada proyecto.
La personalización del paquete de baterías implica varios factores, que incluyen:
Selección de química celular
La elección de la química de la batería determina las métricas clave de rendimiento como densidad de energía, estabilidad térmica y costos del ciclo de vida.
Las baterías de iones de litio dominan debido a su alta densidad de energía y rentabilidad. Las baterías de estado sólido ofrecen una mejor seguridad pero son caras. Las baterías de plomo y flujo sirven a aplicaciones de nicho que requieren salida de alta potencia a corto plazo.
Conectores & conjunto de alambre
Las aplicaciones de alta corriente requieren interconexiones con motor de precisión:
- Tipos de terminales: los conectores como Anderson SB admiten 350A en EVS, mientras que la serie MIL-DTL-38999 ofrece blindaje EMI para Aerospace.
- Diseño del arnés de alambre: el enmrobado automatizado mantiene la resistencia de contacto por debajo de 0.5 MΩ, con áreas transversales coincidentes con las demandas actuales (por ejemplo, 50 mm² para 200a).
- Ciencia del material: el cobre chapado en níquel reduce la oxidación, y los cables aislados de silicona resisten las temperaturas de -40 ° C a 180 ° C.
Modularidad de las características de personalización – Los paquetes de baterías estructurales de Tesla usan barras colectivas soldadas con láser para reducir el peso en un 10% en comparación con las conexiones atornilladas.
Holo Battery fabrica cables personalizados basados en diseños y especificaciones de clientes. Ayudamos con la selección de cable y conector, diseño, técnicas de fabricación y CAD. También ofrecemos fabricación a corto plazo antes de la producción en masa y manejar todos los aspectos, incluida la soldadura, la terminación, la envoltura y las pruebas.
Componentes BMS
En Holo Battery, consideramos sistemas de gestión de baterías (BMS) Vital para monitorear factores clave como Voltaje, corriente, temperatura y niveles de carga durante la operación. Nuestro BMS se destaca integrando todo lo que necesita, incluido un calibre de batería preciso y características de seguridad. Utilizamos un microcontrolador para procesar datos de nuestros sensores y ejecutar algoritmos especializados.
Al colaborar con los líderes de la industria, creamos diseños que son seguros y rentables.
Dispositivos de carga
Nuestra solución de gestión de energía todo en uno utiliza nuestra experiencia en Cargadores de batería personalizados para mantener sus dispositivos seguros.
Al refinar el diseño de baterías y cargadores, los fabricantes pueden aumentar las tarifas de carga, determinar con precisión cuándo se cargan las baterías y dejar de cargar en el momento adecuado.
Tenemos una amplia experiencia con soluciones personalizadas que utilizan productos de Texas Instruments, Microchip, Analog Devices, Seiko y más para mejorar la velocidad de carga y la eficiencia al tiempo que se extiende la vida útil de la batería.
Circuitos integrados de gestión de energía (ICS)
La seguridad contra el sobrecalentamiento es importante para las baterías de litio.
Los circuitos de seguridad primarios manejan los extremos de sobrevoltaje, bajo voltaje, sobrecorriente y temperatura. Los diseños de alta calidad a menudo incluyen un circuito secundario para una mayor protección si el primario falla.
Los circuitos de protección en el módulo de circuito de protección (PCM) deben adaptarse a aplicaciones específicas; Los PCM liso de usar son adecuados solo para prototipos de laboratorio. El PCM es parte del BMS, que monitorea el estado, informa datos, equilibra las celdas, protege la batería y controla su entorno.
Las aplicaciones avanzadas utilizan circuitos integrados (ICS) con MOSFET para cambiar las células de litio en los límites de corriente superiores y pueden incorporar protecciones no resistibles en entornos a prueba de fallas.
Gabinetes & desfogue
Algunos paquetes de baterías se instalan internamente y solo requieren un recinto de envoltura de retroceso, mientras que otros están montados externamente, lo que puede servir como manija o base.
El recinto debe proteger las células y la electrónica de temperaturas extremas, agua, humedad y vibración.
Esto es lo que necesita saber sobre el diseño y la gestión Recintos de paquete de baterías personalizados.
Los recintos de plástico moldeados por inyección se usan comúnmente para paquetes de baterías, que implica el moldeo de múltiples piezas de plástico ensambladas con el paquete y los circuitos, sellados con pegamento, tornillos o soldadura ultrasónica. Los costos se pueden reducir utilizando molduras de inserción para integrar tiras de interconexión y terminales.
La envoltura retráctil o el plástico formado por el vacío es una solución de empaque simple para baterías pequeñas si el producto final está encerrado.
Alternativamente, los paquetes de baterías externas pueden servir roles funcionales como manijas o bases. Nuestra experiencia de diseño mejora la funcionalidad al tiempo que garantiza el cumplimiento de las pruebas de shock y ambientales. Se deben considerar los efectos térmicos; Las tolerancias deberían permitir la inflamación celular de hasta el 10%.
Los recintos pueden incluir orificios de ventilación para disipar el calor o los gases de escape. Las baterías intrínsecamente seguras evitan explosiones en entornos peligrosos mediante el uso de materiales específicos en sus recintos y material para macetas para llenar los vacíos de aire.
Consideraciones de la marca del paquete de baterías
La marca es un factor crucial en el costo versus el rendimiento de las baterías personalizadas. Las marcas de baterías van de nivel bajo a alto, con diferencias de precios basadas en el tipo de celda, la química y la electrónica.
Los paquetes básicos ofrecen electrónica estándar para cargar y protección, mientras que las opciones de gama alta incluyen características avanzadas como medición de combustible, modo de suspensión y monitoreo del estado de la salud.
Los requisitos de la aplicación afectan significativamente los costos y el rendimiento; Las industrias como la médica, el aeroespacial y el ejército a menudo requieren características de seguridad específicas gobernadas por estándares o regulaciones.
Factores de componentes y materiales
Las personalizaciones pueden involucrar IC, conectores, recintos y otros componentes, con opciones de materiales que afectan los costos. Para instantáneos, los terminales de aluminio son livianos y más baratos, pero tienen una menor resistencia y conductividad y son más propensas a la corrosión. En contraste, los conectores de cobre y oro ofrecen una mejor conductividad, pero son más pesadas y más caras.
Al seleccionar ICS, considere el perfil de carga y los requisitos de la aplicación; Los tipos de carga (goteo, corriente constante/voltaje, carga rápida) afectan las características y configuraciones de seguridad.
La topología del cargador depende de la serie de baterías, el recuento de celdas, la ruta de administración de energía, el rango de voltaje de entrada y las características de seguridad.
Conclusión
Es necesaria una amplia investigación para obtener una batería personalizada debido a diferentes requisitos de aplicación y costos de la marca de la batería. Comprenda la industria, las tendencias de los componentes, los mercados de materiales y las capacidades del fabricante para identificar las personalizaciones disponibles. Luego, comuníquese con un fabricante como Holo Battery para aprender sobre nuevas tecnologías y materiales que pueden mejorar el diseño mientras quedan con el presupuesto restante.
