Dopyt po vlastné batérie vzrástol vďaka pokroku v oblasti elektrických vozidiel, systémov obnoviteľnej energie a prenosnej elektroniky. Tieto riešenia vyvažujú náklady a výkon, aby vyhovovali rôznym priemyselným potrebám, od rozšírenia dosahu EV až po napájanie zdravotníckych zariadení.
S predpokladaným rastom globálneho trhu vlastných batérií na 10,5 % CAGR (do roku 2033 dosiahne 22,43 miliardy USD), je nevyhnutné pochopiť ich ekonomické kompromisy. Tento článok skúma, ako možnosti prispôsobenia, stratégie značky a výber materiálov formujú rovnicu nákladov a výkonu.
Možnosti prispôsobenia batérie
Pri prispôsobovaní batérií sa môžu preferencie líšiť. Niektorí si môžu vybrať hotový balík s vlastným BMS, zatiaľ čo iní môžu uprednostniť vlastný batériový článok so štandardným BMS. Ide o nájdenie toho, čo najlepšie funguje pre každý projekt.
Prispôsobenie súpravy batérií zahŕňa niekoľko faktorov vrátane:
Výber bunkovej chémie
Výber chemického zloženia batérie určuje kľúčové metriky výkonu, ako napr hustota energietepelná stabilita a náklady na životný cyklus.
Lítium-iónové batérie dominujú vďaka svojej vysokej hustote energie a nákladovej efektívnosti. Pevné batérie ponúkajú lepšiu bezpečnosť, ale sú drahé. Olovené a prietokové batérie slúžia pre špeciálne aplikácie vyžadujúce krátkodobý vysoký výkon.
Konektory & zostava drôtu
Aplikácie s vysokým prúdom vyžadujú precízne navrhnuté prepojenia:
- Typy svoriek: Konektory ako Anderson SB podporujú 350A v EV, zatiaľ čo séria MIL-DTL-38999 ponúka tienenie EMI pre letectvo a kozmonautiku.
- Dizajn káblového zväzku: Automatizované krimpovanie udržuje prechodový odpor pod 0,5 mΩ, pričom plochy prierezu zodpovedajú aktuálnym požiadavkám (napr. 50 mm² pre 200 A).
- Veda o materiáli: Poniklovaná meď znižuje oxidáciu a káble so silikónovou izoláciou odolávajú teplotám od -40 °C do 180 °C.
Prispôsobenie sa vyznačuje modularitou – Štrukturálne akumulátory Tesla používajú laserom zvárané prípojnice na zníženie hmotnosti o 10 % v porovnaní so skrutkovými spojmi.
Holo Battery vyrába vlastné káble na základe zákazníckych návrhov a špecifikácií. Pomáhame s výberom káblov a konektorov, rozložením, výrobnými technikami a CAD. Ponúkame tiež malosériovú výrobu pred hromadnou výrobou a zvládame všetky aspekty vrátane spájkovania, ukončenia, balenia a testovania.
komponenty BMS
V Holo Battery zvažujeme systémy správy batérií (BMS) životne dôležité pre monitorovanie kľúčových faktorov, ako napr napätie, prúd, teplota a úroveň nabitia počas prevádzky. Náš BMS vyniká integráciou všetkého, čo potrebujete, vrátane presného ukazovateľa batérie a bezpečnostných prvkov. Na spracovanie údajov z našich senzorov a spustenie špecializovaných algoritmov používame mikrokontrolér.
V spolupráci s lídrami v tomto odvetví vytvárame návrhy, ktoré sú bezpečné a nákladovo efektívne.
Nabíjacie zariadenia
Naše riešenie správy napájania typu všetko v jednom využíva naše odborné znalosti vlastné nabíjačky batérií aby boli vaše zariadenia v bezpečí.
Vylepšením dizajnu batérií a nabíjačiek môžu výrobcovia zvýšiť rýchlosť nabíjania, presne určiť, kedy sú batérie úplne nabité, a zastaviť nabíjanie v správnom čase.
Máme rozsiahle skúsenosti s prispôsobenými riešeniami využívajúcimi produkty od spoločností Texas Instruments, Microchip, Analog Devices, Seiko a ďalších na zvýšenie rýchlosti a účinnosti nabíjania pri predĺžení životnosti batérie.
Integrované obvody správy napájania (IC)
Pre lítiové batérie je dôležitá bezpečnosť proti prehriatiu.
Primárne bezpečnostné obvody zvládajú prepätie, podpätie, nadprúd a teplotné extrémy. Vysokokvalitné návrhy často obsahujú sekundárny obvod pre dodatočnú ochranu, ak primárny zlyhá.
Ochranné obvody v module ochranných obvodov (PCM) by mali byť prispôsobené špecifickým aplikáciám; Štandardné PCM sú vhodné len pre laboratórne prototypy. PCM je súčasťou BMS, ktorá monitoruje stav, hlási údaje, vyrovnáva články, chráni batériu a riadi jej prostredie.
Pokročilé aplikácie využívajú integrované obvody (IC) s MOSFETmi na prepínanie lítiových článkov pri horných limitoch prúdu a môžu obsahovať neresetovateľné ochrany v prostrediach zabezpečených proti poruchám.
Puzdrá & odvzdušňovanie
Niektoré batérie sú inštalované zvnútra a vyžadujú len zmršťovaciu fóliu, zatiaľ čo iné sú namontované zvonka a môžu slúžiť ako rukoväť alebo základňa.
Kryt musí chrániť články a elektroniku pred extrémnymi teplotami, vodou, vlhkosťou a vibráciami.
Tu je to, čo potrebujete vedieť o navrhovaní a správe vlastné kryty na batérie.
Vstrekované plastové kryty sa bežne používajú pre batérie, zahŕňajúce lisovanie viacerých plastových častí zostavených s balením a obvodmi, utesnených lepidlom, skrutkami alebo ultrazvukovým zváraním. Náklady je možné znížiť použitím vložkových výliskov na integráciu prepojovacích pásikov a terminály.
Zmršťovacia fólia alebo vákuovo tvarovaný plast je jednoduchým baliacim riešením pre malé batérie, ak sú priložené k finálnemu produktu.
Alternatívne môžu externé batérie slúžiť funkčným úlohám, ako sú rukoväte alebo základne. Naše skúsenosti s dizajnom zlepšujú funkčnosť a zároveň zabezpečujú súlad s nárazovými a environmentálnymi testami. Je potrebné zvážiť tepelné účinky; tolerancie by mali umožniť opuch buniek až do 10 %.
Kryty môžu obsahovať vetracie otvory na odvádzanie tepla alebo výfukových plynov. Iskrovo bezpečné batérie zabraňujú výbuchom v nebezpečných prostrediach použitím špecifických materiálov v ich krytoch a zalievacích materiáloch na vyplnenie vzduchových medzier.
Úvahy o značke batérie
Značka je rozhodujúcim faktorom v pomere medzi cenou a výkonom vlastných batérií. Značky batérií siahajú od nízkej po vysokú úroveň, s cenovými rozdielmi podľa typu článku, chémie a elektroniky.
Základné balíčky ponúkajú štandardnú elektroniku na nabíjanie a ochranu, zatiaľ čo možnosti vyššej kategórie zahŕňajú pokročilé funkcie, ako je palivomer, režim spánku a monitorovanie zdravotného stavu.
Aplikačné požiadavky výrazne ovplyvňujú náklady a výkon; priemyselné odvetvia ako zdravotníctvo, letectvo a vojenstvo často vyžadujú špecifické bezpečnostné prvky, ktoré sa riadia normami alebo predpismi.
Komponentné a materiálové faktory
Prispôsobenia môžu zahŕňať integrované obvody, konektory, kryty a ďalšie komponenty, pričom výber materiálu ovplyvňuje náklady. Okamžite sú hliníkové koncovky ľahké a lacnejšie, ale majú nižšiu pevnosť a vodivosť a sú náchylnejšie na koróziu. Na rozdiel od toho medené a pozlátené konektory ponúkajú lepšiu vodivosť, ale sú ťažšie a drahšie.
Pri výbere integrovaných obvodov zvážte profil nabíjania a požiadavky na aplikáciu; typy nabíjania (kvapkanie, konštantný prúd/napätie, rýchle nabíjanie) ovplyvňujú bezpečnostné prvky a konfigurácie.
Topológia nabíjačky závisí od série batérií, počtu článkov, cesty správy napájania, rozsahu vstupného napätia a bezpečnostných funkcií.
Záver
Na získanie vlastnej batérie je potrebný rozsiahly výskum kvôli rôznym požiadavkám na aplikácie a nákladom na značky batérií. Porozumejte odvetviu, trendom komponentov, trhom s materiálmi a možnostiam výrobcov, aby ste mohli identifikovať dostupné prispôsobenia. Potom kontaktujte výrobcu, ako je Holo Battery, aby ste sa dozvedeli o nových technológiách a materiáloch, ktoré môžu vylepšiť dizajn a zároveň zachovať rozpočet.
