6 kriittistä parametria, jotka on vahvistettava ennen korvaavaan akkupakettiin liittyvän kehitystyön aloittamista

Korvaavaan akkuun liittyvässä teollisuudessa saamme usein tällaisia kyselyjä:

”Tässä on vanha akkumme. Voisitteko valmistaa täsmälleen samanlaisen korvaavan akun? Se vain pitää toimia.”

Ensimmäiseltä silmäykseltä yhteensopivan korvaavan akun kehittäminen vaikuttaa suoraviivaiselta. Nykyaikainen litiumsoluteknologia on kypsä. Jännitteen ja kapasiteetin toistaminen ei yleensä ole ongelma.

Mutta akun rakentaminen, joka vain käynnistää laitteen, eroaa huomattavasti turvallisesta, kestävästä, sertifioidusta ja kaupallisesti elinkelpoisesta akusta.

Todellisuudessa suurin osa viivästyksistä, epäonnistumisista ja kalliista uudelleensuunnittelusta johtuu ei monimutkaisista piirikaavioista, vaan huomioon ottamattomista fysikaalisista ja kemiallisista yksityiskohdista.

Jos hankit tehtaalta räätälöityä vaihtopatteria, niin kuuden seuraavan parametrin vahvistaminen etukäteen voi säästää sinulta viikkoja takaisin- ja edaspäin meneviä tarkistuksia.

Käydään ne läpi.

---

1. Fyysinen liitin ja pinnien määrittely

”Melkein yhteensopiva” ei ole yhteensopiva.

Tämä on perusasioiden – ja samalla vaarallisimmin – virhe.

Monet ostajat olettavat, että niin kauan kuin jännite vastaa toisiaan ja liitin näyttää samankaltaiselta, se toimii. B2B-räätälöinnissä tämä oletus voi olla kallista.

Jopa samalla nimellä merkityt liittimet (esimerkiksi XT60) voivat vaihdella toleranssissaan. Pieni poikkeama voi estää oikeanlaisen kiinnittämisen. Pahemmassa tapauksessa ulkonäöltään identtiset liittimet voivat olla päinvastaisesti napautettuja tai niillä voi olla erilaiset pinnien sijoittelut – mikä johtaa oikosulkuun.

Ennen tarjouspyyntöä varmista:

• Tarkka liittimen malli

• Napimäärittely

• Johtimen pituus ja suunta

• Lukitusmekanismityyppi

Turvallisimpaa on lähettää alkuperäisen liittimen näyte tai tarjota korkean resoluution valokuvia useista eri kulmista.

Jos akku ei voi yhdistää fyysisesti tarkasti, suorituskyvyn määrittelyt ovat merkityksettömiä.

---

2. Akun kemiallinen koostumus

NMC vai LiFePO₄? Energiantiheys vai käyttöikä?

Kemiallinen koostumus määrittää suorituskyvyn ylärajan.

Vaihtoakkuja koskevassa markkinassa kaksi litiumpohjaista järjestelmää hallitsee:

• NMC (Nikkelimangaanikoboltti)
  Korkeampi energiantiheys, kevyempi paino, parempi käytettävyys kannettavissa laitteissa.

• LiFePO4 (Lithium Iron Phosphate)
  Pitempi käyttöikä, parempi lämpövakaus, mutta alhaisempi energiantiheys.

Jos vaihdat alkuperäistä akkua, on tärkeää ymmärtää sen kemiallinen koostumus.

LiFePO4-akun vaihtaminen NMC-akkua käyttäväksi voi aiheuttaa latausstrategian epäsovinnaisuuksia.
NMC-akun vaihtaminen LiFePO4-akkua käyttäväksi voi johtaa virheelliseen akun varaustason osoittamiseen erilaisten purkukäyrän johdosta.

Kemiallinen koostumus ei ole vaihdettavissa keskenään pelkästään siksi, että nimellisjännitteet näyttävät samanlaisilta.

---

3. Purkuaste (C-asteikko)

Kapasiteetti yksinään ei määritä suorituskykyä.

Tämä on yksi B2B-ostajien useimmin huomioimattomista tekijöistä.

Monet keskittyvät ainoastaan mAh-kapasiteettiin. Suurempi vaikuttaa paremmalta. Mutta ilman purkukyvyn tarkistamista syntyy ongelmia.

Esimerkiksi:

• Sähkötyökalut

• Imuriintimet

• Teollisuuden käsin pidettävät laitteet

Näissä sovelluksissa vaaditaan korkeaa hetkellistä virtaa.

Korkeakapasiteettisten, mutta alhaisen purkutason solujen käyttö on kuin pyytäisi maratonjuoksijaa nostamaan raskaita painoja. Jännitealennus tapahtuu välittömästi. Laite saattaa epäonnistua käynnistymisessä.

Ennen tehtaan valintaa määritellään selkeästi:

• Jatkuva purkausvirta

• Huippupurkutavoite

• Sovellustyyppi (vakaa alhainen kuorma tai vaihteleva korkea kuorma)

Solun valinta (energiasolujen vs. tehosolujen välillä) riippuu täysin tästä tiedosta.

---

4. BMS (akunhallintajärjestelmä) ja viestintä

Suojatoiminto ei ole enää ainoa toiminto.

Nykyisissä älylaitteissa BMS tekee enemmän kuin estää ylikorvausta tai oikosulkuja.

Monet kannettavat tietokoneet, lääkinnälliset laitteet, imurit ja teollisuustyökalut käyttävät akun ja laitteen välistä viestintäprotokollaa. Jos laite ei tunnista akun tunnistetietoja tai datamerkkiä, se saattaa kieltäytyä toiminnasta — vaikka akku olisi täysin ladattu.

Kun kehitetään korvaavaa akkupakkausta, selvennetään:

• Onko tämä yleisesti yhteensopiva pakkaus?

• Vai onko alkuperäiset viestintäprotokollat kopioitava?

• Vaatiiko se SMBus-, I²C- tai omaa viestintäprotokollaa?

Käänteinen suunnittelu ja ohjelmistosimulaatio vaativat vahvaa insinöörikykyä. Kaikki tehtaat eivät pysty käsittelemään protokollasovitettuja vaihtoparistoja.

Tässä vaiheessa toimittajan kokemus tulee ratkaisevaksi.

---

5. Käyttölämpötila-alue

Paristosi kulkee pidemmälle kuin luulet.

Missä loppukäyttäjäsi käyttävät laitetta?

• Kylmät ulkoiset rakennustyömaat?

• Trooppiset teollisuusympäristöt?

• Tietoliikenneasemien tukiasemat?

Alhaiset lämpötilat vähentävät elektrolyytin liikkuvuutta ja heikentävät purkutehoa merkittävästi. Korkeat lämpötilat kiihdyttävät vanhenemista ja lisäävät turvallisuusriskejä.

Jos kohdealueena ovat tiettyjä maailmanmarkkinoita, varmista seuraavat asiat:

• Soluun liittyvä lämpötilaluokitus

• Laajaa lämpötila-alueetta tukevat formulointivaihtoehdot

• Itsekuumentumisfunktio (tarvittaessa)

• Lämpöhallinnan suunnittelu

Ympäristöolosuhteiden huomioimatta jättäminen voi lyhentää akun käyttöikää merkittävästi.

---

6. Mekaaniset mitat ja koteloituksen tarkkuus

Jos akku ei sovi paikalleen, muu ei merkitse mitään.

Tämä on korvausakkuja koskevissa hankkeissa yleisin uudelleentyöntekovaihe.

Jo 1 mm:n poikkeama voi estää laitteen kannen sulkeutumisen.

Pituuden, leveyden ja korkeuden lisäksi varmista:

• Ruuvireikien sijainti

• Kiinnitysleukarakenteet

• Korpusen paksuus

• Johtojen ulostulon suunta

• Kulmaradiukset ja viistokäsitykset

Luotettavin menetelmä on toimittaa:

• Alkuperäinen akku-näyte

• Tai yksityiskoittainen 3D CAD-tiedosto

Vaihto-osamarkkinoilla:

”Sopii täydellisesti” on ensimmäinen numero.
”Toimii hyvin” on kaikki muu.

Ilman ensimmäistä muut ovat nollia.

---

Lopuksi

Vaihtopatteripaketin kehittäminen on tasapainoilua palauttamisen ja optimoinnin välillä.

Ostajan tai brändin omistajan tehtäväsi on toimia sillana todellisten käyttövaatimusten ja tehdasteollisen teknisen toteutuksen välillä.

Kun nämä kuusi parametria määritellään selkeästi kyselyn esittämisen yhteydessä:

• Tarjouslause saadaan nopeammin

• Tekninen validointi sujuu sileämmin

• Riski pienenee

• Aika markkinoille lyhenee

Kokeneet valmistajat suosivat yhteistyötä teknisesti valmiiden kumppaneiden kanssa. Tämä johtaa vähemmän tarkistuksiin ja vahvempaan pitkäaikaiseen yhteistyöhön.

Jos olet tällä hetkellä kehittämässä vaihtoparistoprojektia ja haluat vähentää riskejä varhaisessa suunnitteluvaiheessa, älä epäröi jakaa teknisiä vaatimuksiasi tai piirustuksiasi.

Jotkut virheet ovat kalliita huomata myöhässä.
Niiden ratkaiseminen on aina parempaa ennen tuotannon aloittamista.