6 kritických parametrov, ktoré musíte potvrdiť pred vývojom náhradného batériového balíčka

V odvetví náhradných akumulátorov často dostávame dopyty tohto typu:

„Tu je náš starý akumulátor. Môžete nám urobiť presnú náhradu? Stačí, aby fungovala.“

Na prvý pohľad sa zdá, že vývoj kompatibilného náhradného akumulátora je jednoduchý. Súčasná technológia litiových článkov je dozrelá. Reprodukcia napätia a kapacity zvyčajne nevytvára problém.

Avšak vytvoriť akumulátor, ktorý len zapne zariadenie, je niečo iné ako vytvoriť akumulátor, ktorý je bezpečný, trvanlivý, certifikovaný a komerčne životaschopný.

V skutočnosti väčšina oneskorení, zlyhaní a nákladných prepracovaní nevychádza z komplikovaných schém obvodov – vychádza z fyzikálnych a chemických podrobností, ktoré boli prehliadnuté.

Ak zakúpite výrobnému podniku vlastný náhradný batériový balík, potvrdenie nasledujúcich šiestich parametrov už na začiatku vám môže ušetriť týždne spätných úprav.

Pozrime sa na ne podrobnejšie.

---

1. Fyzické pripojenie a definícia kolíkov

„Takmer kompatibilné“ nie je kompatibilné.

Toto je najzákladnejšia – a zároveň najnebezpečnejšia – chyba.

Mnoho nakupujúcich predpokladá, že ak sa zhoduje napätie a pripojenie vyzerá podobne, bude fungovať. V B2B prispôsobení sa tento predpoklad môže ukázať ako nákladný.

Dokonca aj konektory označené rovnakým názvom (napríklad XT60) sa môžu líšiť v toleranciách. Malá odchýlka môže zabrániť správnemu zasunutiu. Ešte horšie je, že vizuálne identické konektory môžu mať opačnú polaritu alebo iné priradenie kolíkov – čo môže viesť k skratu.

Pred vyžiadaním ponuky potvrďte:

• Presný model konektora

• Definícia kolíkov

• Dĺžka a orientácia vodičov

• Typ uzamkávacieho mechanizmu

Najbezpečnejším prístupom je zaslať originálny vzorku konektora alebo poskytnúť vysokej rozlíšenia fotografie z viacerých uhlov.

Ak sa batéria nedá fyzicky presne pripojiť, technické špecifikácie výkonu stratia zmysel.

---

2. Chemické zloženie batérie

NMC alebo LiFePO4? Energetická hustota alebo životnosť cyklov?

Chemické zloženie určuje horný limit výkonu.

Na trhu s náhradnými batériami dominujú dva lithiové systémy:

• NMC (Nickel Manganese Cobalt)
  Vyššia energetická hustota, menšia hmotnosť, vhodnejšie pre prenositelné zariadenia.

• LiFePO4 (Lithium Iron Phosphate)
  Dlhšia životnosť cyklov, vyššia tepelná stabilita, ale nižšia energetická hustota.

Ak nahradzujete originálny akumulátor, je kriticky dôležité pochopiť jeho chemické zloženie.

Nahradenie LiFePO4 akumulátorom typu NMC môže spôsobiť nezhodu v stratégiách nabíjania.
Nahradenie akumulátora typu NMC akumulátorom LiFePO4 môže viesť k nepresnému zobrazovaniu stavu nabitia batérie kvôli odlišným krivkám vybíjacieho napätia.

Chemické zloženie nie je vzájomne zameniteľné len preto, lebo sa zdá podobné menovité napätie.

---

3. Rýchlosť vybíjania (C-rate)

Kapacita sama o sebe nedefinuje výkon.

Toto je jeden z najviac podceňovaných faktorov obchodnými kupujúcimi (B2B).

Mnohí sa sústredia iba na kapacitu vyjadrenú v mAh. Väčšie sa zdá lepšie. Avšak bez overenia schopnosti vybíjania vznikajú problémy.

Napríklad:

• Elektrické náradie

• Pásovkov

• Priemyselné prenosné zariadenia

Tieto aplikácie vyžadujú vysoký prúd pri špičkovom zaťažení.

Používanie článkov s vysokou kapacitou, ale nízkym výstupným prúdom, je podobné tomu, ako keby sme maratónskeho bežca požiadali, aby zdvíhal ťažké závažia. Okamžite dochádza k poklesu napätia. Zariadenie sa môže nepodarí spustiť.

Pred zapojením výrobného závodu jasne definujte:

• Kontinuálny výbojný prúd

• Požiadavku na špičkový výstupný prúd

• Typ aplikácie (stále nízke zaťaženie alebo prerušované vysoké zaťaženie)

Výber článkov (energetické vs. výkonové) závisí úplne od týchto informácií.

---

4. BMS (Systém riadenia batérií) a komunikácia

Ochrana už nie je jedinou funkciou.

V moderných chytrých zariadeniach BMS robí viac než len zabraňuje prenapätiu alebo skratu.

Mnoho notebookov, lekárskych zariadení, vysávačov a priemyselných nástrojov využíva komunikačné protokoly medzi batériou a zariadením. Ak zariadenie nerozpozná identifikáciu batérie alebo signál dát, môže odmietnuť prevádzku – aj v prípade, že je batéria plne nabitá.

Pri vývoji náhradného batériového balíka upresnite:

• Je to univerzálny kompatibilný balík?

• Alebo je potrebné presne napodobniť pôvodné komunikačné protokoly?

• Vyžaduje to komunikáciu cez SMBus, I2C alebo vlastný protokol?

Obrátené inžinierstvo a simulácia firmvéru vyžadujú vysokú technickú kvalifikáciu. Nie všetky výrobné závody sú schopné vyrábať náhradné batérie, ktoré presne zodpovedajú pôvodným protokolom.

Práve tu sa rozhodujúca stáva skúsenosť dodávateľa.

---

5. Rozsah prevádzkových teplôt

Vaša batéria sa bude používať ďaleko viac, ako si myslíte.

Kde budú koncoví používatelia zariadenie prevádzkovať?

• Stavby na chladných vonkajších miestach?

• Tropické priemyselné prostredia?

• Telekomunikačné základnové stanice?

Nízke teploty znížia pohyblivosť elektrolytu a výrazne zhoršia vybíjací výkon. Vysoké teploty zrýchlia starnutie a zvýšia bezpečnostné riziká.

Ak sa cieľom sú konkrétne globálne trhy, potvrďte:

• Teplotný rozsah článkov

• Možnosti formulácií pre široký teplotný rozsah

• Funkcia samozohrievania (ak je potrebná)

• Návrh tepelného manažmentu

Zanedbanie environmentálnych podmienok môže výrazne skrátiť životnosť batérií.

---

6. Mechanické rozmery a presnosť pouzdra

Ak sa nezmestí, nič iné nemá význam.

Toto je oblasť s najvyšším počtom opráv v projektoch náhradných batérií.

Už odchýlka 1 mm môže zabrániť uzavretiu krytu zariadenia.

Okrem dĺžky, šírky a výšky potvrďte:

• Polohu otvorov pre skrutky

• Konštrukciu západiek

• Hrúbka panvového dna

• Smer výstupu káblov

• Polomery rohov a podrobnosti o fazetách

Najspoľahlivejšou metódou je poskytnúť:

• Originálny vzorku batérie

• Alebo podrobný 3D CAD súbor

Na trhu náhradných dielov:

„Ide dokonale“ je prvá číslica.
„Výborne funguje“ je všetko, čo nasleduje.

Bez prvej sa zvyšok rovná nule.

---

Záverečné myšlienky

Vývoj náhradného batériového balíka je rovnováhou medzi obnovou a optimalizáciou.

Ako kupujúci alebo majiteľ značky je vašou úlohou prepojiť požiadavky reálneho používania s technickou realizáciou v továrni.

Ak sa týchto šesť parametrov jasne definuje už pred dopytom:

• Cenová ponuka sa pripravuje rýchlejšie

• Technická validácia prebieha hladšie

• Riziko klesá

• Doba vývoja sa skracuje

Skúsení výrobcovia uprednostňujú spoluprácu s technicky pripravenými partnermi. To vedie k menšiemu počtu revízií a silnejšej dlhodobej spolupráci.

Ak momentálne vyvíjate projekt náhradného batérie a chcete znížiť riziko v počiatočnej fáze návrhu, neváhajte zdieľať svoje špecifikácie alebo výkresy.

Niektoré chyby je drahé objaviť neskoro.
Vždy je lepšie ich vyriešiť ešte pred začiatkom výroby.