Nhu cầu về gói pin tùy chỉnh đã tăng vọt nhờ những tiến bộ trong xe điện, hệ thống năng lượng tái tạo và thiết bị điện tử cầm tay. Những giải pháp này cân bằng chi phí và hiệu suất để đáp ứng các nhu cầu công nghiệp khác nhau, từ mở rộng phạm vi xe điện đến cấp nguồn cho các thiết bị y tế.
Với thị trường gói pin tùy chỉnh toàn cầu được dự đoán sẽ tăng trưởng với tốc độ CAGR 10,5% (đạt 22,43 tỷ USD vào năm 2033), việc hiểu được sự đánh đổi kinh tế của chúng là điều cần thiết. Bài viết này khám phá cách các tùy chọn tùy chỉnh, chiến lược thương hiệu và lựa chọn vật liệu định hình phương trình hiệu suất chi phí.
Tùy chọn tùy chỉnh bộ pin
Khi tùy chỉnh bộ pin, sở thích có thể khác nhau. Một số có thể chọn gói làm sẵn có BMS tùy chỉnh, trong khi những người khác có thể thích pin tùy chỉnh có BMS tiêu chuẩn. Đó là về việc tìm kiếm những gì phù hợp nhất cho từng dự án.
Việc tùy chỉnh bộ pin liên quan đến một số yếu tố, bao gồm:
Lựa chọn hóa học tế bào
Việc lựa chọn hóa học của pin xác định các số liệu hiệu suất chính như mật độ năng lượng, độ ổn định nhiệt và chi phí vòng đời.
Pin lithium-ion chiếm ưu thế do mật độ năng lượng cao và hiệu quả chi phí. Pin thể rắn mang lại sự an toàn tốt hơn nhưng đắt tiền. Pin axit chì và pin dòng phục vụ các ứng dụng thích hợp đòi hỏi công suất cao, thời gian ngắn.
Đầu nối & lắp ráp dây
Các ứng dụng dòng điện cao yêu cầu các kết nối được thiết kế chính xác:
- Loại thiết bị đầu cuối: Các đầu nối như Anderson SB hỗ trợ 350A trong xe điện, trong khi dòng MIL-DTL-38999 cung cấp khả năng che chắn EMI cho ngành hàng không vũ trụ.
- Thiết kế dây nịt: Tự động uốn tóc duy trì điện trở tiếp xúc dưới 0,5 mΩ, với diện tích mặt cắt ngang phù hợp với nhu cầu hiện tại (ví dụ: 50 mm² cho 200A).
- Khoa học vật liệu: Đồng mạ niken làm giảm quá trình oxy hóa và cáp cách điện bằng silicon chịu được nhiệt độ từ -40°C đến 180°C.
Tùy chỉnh tính năng mô-đun – Các bộ pin cấu trúc của Tesla sử dụng thanh cái được hàn bằng laze để giảm 10% trọng lượng so với kết nối bắt vít.
Holo Battery sản xuất cáp tùy chỉnh dựa trên thiết kế và thông số kỹ thuật của khách hàng. Chúng tôi hỗ trợ lựa chọn cáp và đầu nối, bố trí, kỹ thuật sản xuất và CAD. Chúng tôi cũng cung cấp dịch vụ sản xuất ngắn hạn trước khi sản xuất hàng loạt và xử lý tất cả các khâu, bao gồm hàn, chấm dứt, bọc và thử nghiệm.
thành phần BMS
Tại Holo Battery, chúng tôi xem xét các hệ thống quản lý pin (BMS) quan trọng để theo dõi các yếu tố chính như Vôn, dòng điện, nhiệt độ và mức sạc trong quá trình hoạt động. BMS của chúng tôi nổi bật nhờ tích hợp mọi thứ bạn cần, bao gồm máy đo pin chính xác và các tính năng an toàn. Chúng tôi sử dụng bộ vi điều khiển để xử lý dữ liệu từ các cảm biến và chạy các thuật toán chuyên dụng.
Bằng cách hợp tác với các nhà lãnh đạo trong ngành, chúng tôi tạo ra các thiết kế vừa an toàn vừa tiết kiệm chi phí.
Thiết bị sạc
Giải pháp quản lý năng lượng tất cả trong một của chúng tôi tận dụng chuyên môn của chúng tôi trong bộ sạc pin tùy chỉnh để giữ cho thiết bị của bạn an toàn.
Bằng cách cải tiến thiết kế của bộ pin và bộ sạc, nhà sản xuất có thể tăng tốc độ sạc, xác định chính xác khi nào pin được sạc đầy và dừng sạc vào đúng thời điểm.
Chúng tôi có nhiều kinh nghiệm về các giải pháp tùy chỉnh bằng cách sử dụng các sản phẩm của Texas Instruments, Microchip, Analog Devices, Seiko, v.v. để nâng cao tốc độ và hiệu quả sạc đồng thời kéo dài tuổi thọ của pin.
Mạch tích hợp quản lý nguồn (IC)
An toàn chống quá nhiệt là rất quan trọng đối với bộ pin lithium.
Các mạch an toàn sơ cấp quản lý các mức quá điện áp, thấp áp, quá dòng và nhiệt độ. Các thiết kế chất lượng cao thường bao gồm một mạch thứ cấp để tăng cường khả năng bảo vệ nếu mạch chính bị hỏng.
Các mạch bảo vệ trong Mô-đun mạch bảo vệ (PCM) phải được điều chỉnh cho phù hợp với các ứng dụng cụ thể; PCM sẵn có chỉ thích hợp cho các nguyên mẫu trong phòng thí nghiệm. PCM là một phần của BMS, có chức năng giám sát trạng thái, báo cáo dữ liệu, cân bằng tế bào, bảo vệ pin và kiểm soát môi trường của nó.
Các ứng dụng nâng cao sử dụng Mạch tích hợp (IC) với MOSFET để chuyển mạch pin lithium ở giới hạn dòng điện trên và có thể kết hợp các biện pháp bảo vệ không thể đặt lại trong môi trường không an toàn.
Bao vây & trút giận
Một số bộ pin được lắp bên trong và chỉ yêu cầu vỏ bọc co lại, trong khi một số khác được gắn bên ngoài, có thể đóng vai trò là tay cầm hoặc đế.
Vỏ bọc phải bảo vệ các tế bào và thiết bị điện tử khỏi nhiệt độ, nước, độ ẩm và độ rung khắc nghiệt.
Đây là những điều bạn cần biết về thiết kế và quản lý vỏ gói pin tùy chỉnh.
Vỏ nhựa đúc phun thường được sử dụng cho bộ pin, bao gồm việc đúc nhiều bộ phận bằng nhựa được lắp ráp với bộ pin và mạch điện, bịt kín bằng keo, ốc vít hoặc hàn siêu âm. Chi phí có thể được giảm xuống bằng cách sử dụng các khuôn chèn để tích hợp các dải kết nối và thiết bị đầu cuối.
Màng co hoặc nhựa tạo hình chân không là giải pháp đóng gói đơn giản cho pin nhỏ nếu được bọc trong sản phẩm cuối cùng.
Ngoài ra, bộ pin bên ngoài có thể đóng vai trò chức năng như tay cầm hoặc đế. Kinh nghiệm thiết kế của chúng tôi nâng cao chức năng đồng thời đảm bảo tuân thủ thử nghiệm sốc và môi trường. Hiệu ứng nhiệt phải được xem xét; dung sai cho phép tế bào phồng lên tới 10%.
Vỏ bọc có thể bao gồm các lỗ thông hơi để tản nhiệt hoặc khí thải. Pin an toàn nội tại sẽ ngăn chặn các vụ nổ trong môi trường nguy hiểm bằng cách sử dụng các vật liệu cụ thể trong vỏ và vật liệu bầu để lấp đầy các khoảng trống không khí.
Cân nhắc về thương hiệu bộ pin
Thương hiệu là yếu tố quan trọng quyết định giá thành so với hiệu suất của các bộ pin tùy chỉnh. Các thương hiệu pin có từ cấp thấp đến cấp cao, với sự khác biệt về giá dựa trên loại tế bào, thành phần hóa học và thiết bị điện tử.
Các gói cơ bản cung cấp thiết bị điện tử tiêu chuẩn để sạc và bảo vệ, trong khi các tùy chọn cao cấp hơn bao gồm các tính năng nâng cao như đo nhiên liệu, chế độ ngủ và theo dõi trạng thái sức khỏe.
Yêu cầu ứng dụng tác động đáng kể đến chi phí và hiệu suất; các ngành như y tế, hàng không vũ trụ và quân sự thường yêu cầu các tính năng an toàn cụ thể được quản lý bởi các tiêu chuẩn hoặc quy định.
Yếu tố thành phần và vật liệu
Việc tùy chỉnh có thể liên quan đến IC, đầu nối, vỏ và các thành phần khác, cùng với việc lựa chọn vật liệu sẽ ảnh hưởng đến chi phí. Hiện tại, các thiết bị đầu cuối bằng nhôm nhẹ và rẻ hơn nhưng có độ bền và độ dẫn điện thấp hơn và dễ bị ăn mòn hơn. Ngược lại, đầu nối mạ đồng và mạ vàng mang lại độ dẫn điện tốt hơn nhưng nặng hơn và đắt tiền hơn.
Khi chọn IC, hãy xem xét cấu hình sạc và các yêu cầu ứng dụng; các loại điện tích (nhỏ giọt, dòng điện/điện áp không đổi, sạc nhanh) ảnh hưởng đến các tính năng và cấu hình an toàn.
Cấu trúc liên kết của bộ sạc phụ thuộc vào dòng pin, số lượng tế bào, đường dẫn quản lý nguồn, dải điện áp đầu vào và các tính năng an toàn.
Phần kết luận
Cần phải nghiên cứu sâu rộng để có được bộ pin tùy chỉnh do các yêu cầu ứng dụng khác nhau và giá thành của nhãn hiệu pin. Hiểu rõ ngành, xu hướng linh kiện, thị trường nguyên liệu và khả năng của nhà sản xuất để xác định các tùy chỉnh có sẵn. Sau đó, hãy liên hệ với nhà sản xuất như Holo Battery để tìm hiểu về các công nghệ và vật liệu mới có thể nâng cao thiết kế mà vẫn phù hợp với ngân sách.
