Welche Informationen benötigen Sie zur Anpassung eines Lithium-Akkupacks?

Ein kundenspezifischer Lithium-Akku ist mehr als nur die einfache Verbindung mehrerer Batteriezellen. Er ist eine umfassende Stromversorgungslösung, die speziell auf die elektrischen, mechanischen, umweltbedingten und sicherheitstechnischen Anforderungen Ihres Geräts zugeschnitten ist.

Ob Sie ein medizinisches Gerät, ein IoT-Produkt, eine Industrieanlage, ein Elektrowerkzeug, ein tragbares Gerät oder ein Energiespeichersystem entwickeln – die Bereitstellung der richtigen Informationen zu Beginn eines Batterieprojekts kann die Entwicklungseffizienz erheblich verbessern und Ihrem Batteriehersteller helfen, eine Lösung zu liefern, die zu Ihrer Anwendung passt.

Welche Informationen müssen Sie also vorbereiten, wenn Sie einen kundenspezifischen Lithium-Akku anfordern?

Hier sind die wichtigsten Spezifikationen, die Ihr Batteriehersteller in der Regel benötigt.

1. Batterieanwendung

Das Erste, was Ihr Batteriehersteller wissen muss, ist Wofür wird die Batterie verwendet?Die

Zum Beispiel:

• Medizinprodukte
• IoT- und intelligente Geräte
• Industrieanlagen
• Elektrowerkzeuge
• Golfwagen
• Tragbare Elektronik
• Tragbare Geräte
• Notbeleuchtung
• Solarenergiespeicherung
• Telekommunikationsausrüstung

Die Anwendung liefert einen wichtigen Kontext für die gesamte Batteriekonstruktion.

Bei einem Akku für ein tragbares Gerät muss es unter Umständen extrem kompakt und leicht sein, während bei einem industriellen Akkupack hohe Entladeströme, Haltbarkeit, Temperaturbeständigkeit und lange Lebensdauer Priorität haben.

Je mehr Informationen Sie also über Ihre Anwendung bereitstellen, desto einfacher ist es für die Ingenieure, die passende Batterielösung zu empfehlen.

2. Erforderliche Batteriespannung

Die Spannung ist eine der wichtigsten Spezifikationen für einen kundenspezifischen Akku.

Bitte geben Sie die erforderliche Betriebsspannung Ihres Geräts oder Systems an, z. B.:

3,7 V/7,4 V/11,1 V/12 V/14,8 V/24 V/36 V/48 V/60 V/72 V

Bei Lithiumbatterien sind die Nennspannung und die maximale Ladespannung nicht unbedingt gleich.

Eine typische Lithium-Ionen-Zelle hat beispielsweise eine Nennspannung von etwa 3,6 V oder 3,7 V, während eine LiFePO4-Zelle eine Nennspannung von etwa 3,2 V aufweist.

Die erforderliche Systemspannung bestimmt, wie die Zellen in Reihe geschaltet werden müssen und ist daher ein wichtiger Ausgangspunkt für die Entwicklung des Batteriepacks.

3. Erforderliche Batteriekapazität

Als nächstes müssen Sie ermitteln, wie viel Energie Ihre Anwendung benötigt.

Die Batteriekapazität wird üblicherweise wie folgt angegeben:

• mAh (Milliamperestunden)
• Ah (Amperestunden)

Beispiele: 40 mAh / 2.000 mAh / 5.000 mAh / 10 Ah / 50 Ah / 100 Ah / 600 Ah

Die Kapazität hat direkten Einfluss auf die zu erwartende Betriebsdauer Ihres Geräts.

Eine einfache Schätzung lautet:

Erforderliche Energie ≈ Leistungsaufnahme × Betriebszeit

Wenn ein Gerät beispielsweise 10 W verbraucht und etwa 8 Stunden lang betrieben werden muss:

10 W × 8 h = 80 Wh

Allerdings muss die tatsächliche Batteriekapazität unter Berücksichtigung des Wirkungsgrades, der Entladegrenzen, der Temperatur, der Batteriealterung und anderer Anwendungsbedingungen möglicherweise höher ausfallen.

Aus diesem Grund sollte ein Batteriehersteller die gesamte Anwendung bewerten und nicht einfach nur die geforderte Kapazität erfüllen.

4. Maximaler Entladestrom

Die Akkukapazität allein gibt nicht an, ob ein Akku Ihr Gerät sicher mit Strom versorgen kann. Ihr Hersteller muss auch den erforderlichen Entladestrom kennen.

Bitte geben Sie Folgendes an:

• Kontinuierlicher Entladestrom
• Spitzenentladestrom und Dauer des Spitzenstroms

Beispielsweise kann ein Gerät normalerweise 5 A verbrauchen, benötigt aber während des Startvorgangs für einige Sekunden 15 A.

Diese Informationen können die Zellenauswahl, die Anzahl der parallel geschalteten Zellen, die BMS-Spezifikationen, die Verkabelung, die Steckverbinder und die thermische Auslegung maßgeblich beeinflussen.

Eine Batterie mit großer Kapazität ist nicht unbedingt in der Lage, einen hohen Entladestrom zu liefern.

5. Ladeanforderungen

Wenn Sie einen wiederaufladbaren Akku entwickeln, sind die Ladeanforderungen ebenso wichtig.

Nützliche Informationen umfassen:

• Ladespannung Standardladestrom
• Maximaler Ladestrom
• Erforderliche Ladezeit
• Ladegerätspezifikationen
• Schnellladeanforderungen

Wenn Ihr Produkt beispielsweise ein Schnellladen erfordert, müssen die Batteriezellen, das Batteriemanagementsystem (BMS), das Ladegerät, der Stecker und das Wärmedesign gemeinsam bewertet werden.

Die Angabe des Ladegerätmodells oder der Ladespezifikationen kann Ingenieuren daher helfen, eine besser kompatible Batterielösung zu entwickeln.

6. Abmessungen und Gewicht der Batterie

Bei vielen kundenspezifischen Batterieprojekten ist der verfügbare Platz genauso wichtig wie die elektrischen Spezifikationen. Bitte geben Sie den maximal verfügbaren Platz an:

Länge × Breite × Höhe

Falls möglich, geben Sie bitte auch Folgendes an:

• Maximales Batteriegewicht
• Verfügbarer Installationsraum
• Befestigungspunkte
• Schraubenlochpositionen
• Kabelaustrittsposition
• Erforderliche Batterieform
• Anforderungen an Gehäuse oder Umhüllung (Aluminium/Kunststoff/Metall/Blaues PVC)

Eine Batterie kann zwar die erforderliche Spannung und Kapazität aufweisen, aber dennoch ungeeignet sein, wenn sie physisch nicht in das Gerät passt.

Wenn Sie über eine technische Zeichnung, ein 3D-Modell oder ein vorhandenes Batteriemuster verfügen, kann die Bereitstellung dieser Daten an den Hersteller den Konstruktionsprozess erheblich effizienter gestalten.

7. Anforderungen an Steckverbinder, Drähte und Kabel

Der Akku muss möglicherweise direkt an Ihr Gerät, Ladegerät oder Steuerungssystem angeschlossen werden. Bitte geben Sie daher Folgendes an:

• Steckverbinder-/Anschlusstyp
• Drahtlänge
• Drahtstärke

Wenn Sie in Ihrem Produkt bereits einen bestimmten Stecker verwenden, kann die Angabe der Stecker-Teilenummer oder einer Zeichnung dazu beitragen, Kompatibilitätsprobleme während der Prototypenphase zu vermeiden.

8. Betriebs- und Lagertemperatur

Die Temperatur kann einen erheblichen Einfluss auf die Batterieleistung, die Sicherheit, das Ladeverhalten und die Lebensdauer haben. Bitte geben Sie die erwarteten Werte an:

• Betriebstemperaturbereich
• Ladetemperaturbereich
• Lagertemperaturbereich
• Maximale und minimale Umgebungstemperaturen

Manche Anwendungen erfordern möglicherweise Batterien, die auch in besonders heißen oder kalten Umgebungen funktionieren.

Wenn Ihr Produkt im Freien, in Fahrzeugen, in industriellen Umgebungen oder unter anderen anspruchsvollen Bedingungen eingesetzt werden soll, sollten die Temperaturanforderungen frühzeitig im Projekt ermittelt werden.

9. Batteriechemie

Falls Sie bereits eine bevorzugte Batteriechemie haben, teilen Sie dies Ihrem Hersteller mit.

Gängige wiederaufladbare Lithiumbatterien basieren auf folgenden chemischen Zusammensetzungen:

• Lithium-Ionen
• Lithium-Polymer
• LiFePO4
• Ni-MH
• Ni-CD
• Li-SOCI₂

 

Unterschiedliche chemische Zusammensetzungen weisen unterschiedliche Eigenschaften auf hinsichtlich:

• Energiedichte
• Sicherheit
• Lebenszyklus
• Entladeleistung
• Betriebstemperatur
• Größe und Gewicht
• Kosten

Wenn Sie sich jedoch nicht sicher sind, welche Chemie die richtige ist, müssen Sie die Entscheidung nicht unbedingt selbst treffen.

Ein professioneller Batteriehersteller kann die Anforderungen Ihrer Anwendung analysieren und Ihnen eine geeignete Batteriechemie und einen passenden Zelltyp empfehlen.

10. Anforderungen an das Gebäudeleitsystem

Bei vielen Lithium-Ionen-Akkus ist das Batteriemanagementsystem (BMS) ein wesentlicher Bestandteil der Konstruktion. Je nach Anwendung können Funktionen wie die folgenden erforderlich sein:

• Überladeschutz
• Tiefentladeschutz
• Überstromschutz
• Kurzschlussschutz
• Temperaturschutz
• Zellbalance
• Überwachung des Ladezustands
• Batteriekommunikation

Sie sollten außerdem angeben, ob die Batterie mit Ihrem Gerät oder Steuerungssystem kommunizieren muss. Für anspruchsvolle Anwendungen können Kommunikationsschnittstellen Folgendes umfassen:

• SMBus
• I²C
• UART
• RS485
• DÜRFEN

Das Batteriemanagementsystem (BMS) sollte auf die Batteriekonfiguration und die Anforderungen des Gesamtsystems abgestimmt sein und nicht erst am Ende des Projekts separat ausgewählt werden.

11. Erforderliche Zertifizierungen

Die Zertifizierungsanforderungen hängen vom Batterietyp, der Anwendung und dem Zielmarkt ab. Je nach Projekt benötigen Sie möglicherweise Normen oder Zertifizierungen wie beispielsweise:UN38.3/ IEC 62133/UL1642 /UL2054 /DAS/CB/RoHS/KC/BIS/WARUM/Sicherheitsdatenblatt/Sonstige marktspezifische Anforderungen

Es ist wichtig, die Zertifizierungsanforderungen frühzeitig zu ermitteln, da sie sich auf die Zellenauswahl, die BMS-Konstruktion, die mechanische Ausführung, die Prüfung, die Dokumentation und die Entwicklungspläne auswirken können.

Howell Energy bietet Batterieprodukte und kundenspezifische Lösungen mit einer Reihe internationaler Zertifizierungen und marktspezifischer Unterstützung bei der Einhaltung von Vorschriften.

12. Sonstige besondere Anforderungen

Teilen Sie Ihrem Batteriehersteller abschließend alle weiteren Faktoren mit, die das Design beeinflussen könnten. Zum Beispiel:

• Anforderungen an die Wasserdichtigkeit
• Staubbeständigkeit
• Vibrationsfestigkeit
• Stoßfestigkeit
• Hoch-/Niedertemperaturbetrieb
• Hohe Entladungsrate
• Lange Lebensdauer
• Leichtbauweise
• Ultradünnes Design
• Spezielles Gehäuse
• Kundenspezifische Etikettierung (OEM/ODM)
• Kommunikationsanforderungen
• Spezialverpackung
• Zielproduktionsmenge
• Voraussichtlicher Lieferplan

Selbst kleine Anforderungen können mitunter einen großen Einfluss auf die Batteriekonstruktion haben. Es ist daher immer besser, diese Anforderungen zu Beginn des Projekts zu besprechen, anstatt erst, nachdem der Prototyp bereits entwickelt wurde.

Was geschieht, nachdem Sie diese Spezifikationen angegeben haben?

Sobald Ihre Anforderungen feststehen, kann ein professioneller Batteriehersteller mit der Bewertung des Projekts beginnen. Ein typischer Entwicklungsprozess für kundenspezifische Batterien kann Folgendes umfassen:

Schritt 1: Anforderungsanalyse

Die Ingenieure prüfen die elektrischen, mechanischen, umweltbezogenen und regulatorischen Anforderungen der Anwendung.

Schritt 2: Zellenauswahl und Batteriedesign

Geeignete Zellen und Batteriekonfigurationen werden anhand von Spannung, Kapazität, Entladeverhalten, Abmessungen, Zyklenlebensdauer und anderen Anforderungen bewertet.

Schritt 3: Gebäudeleittechnik und Schutzdesign

Das Batteriemanagementsystem (BMS), die Schutzfunktionen, die Kommunikationsschnittstelle, die Verkabelung und andere elektrische Komponenten sind auf die Anforderungen des Batteriepacks ausgelegt.

Schritt 4: Prototypenentwicklung und -tests

Es wird ein Prototyp eines Akkupacks zur Überprüfung der elektrischen, mechanischen, thermischen und funktionalen Eigenschaften hergestellt.

Je nach Anwendung können die Tests Kapazitätstests, Zyklentests, Temperaturtests, Vibrationstests, Sicherheitstests und andere Zuverlässigkeitsbewertungen umfassen.

Schritt 5: Zertifizierung und Validierung

Falls erforderlich, kann der Akku das entsprechende Zertifizierungs- und Konformitätsverfahren für den Zielmarkt durchlaufen.

Schritt 6: Massenproduktion

Nachdem das Design validiert und genehmigt wurde, kann die Massenproduktion des Akkus unter laufender Qualitätskontrolle während des gesamten Herstellungsprozesses beginnen.

Was, wenn Sie nicht alle Spezifikationen kennen?

Das kommt tatsächlich sehr häufig vor.

Viele Kunden, die sich an einen Batteriehersteller wenden, verfügen noch nicht über die vollständigen Batteriespezifikationen.

Vielleicht wissen Sie nur:

„Wir benötigen einen wiederaufladbaren Akku für unser Gerät.“

Das ist in Ordnung.

Zu Beginn eines Projekts können Sie so viele Informationen bereitstellen, wie Ihnen aktuell vorliegen, zum Beispiel:

• Produktanwendung
• Leistungsaufnahme des Geräts
• Erwartete Betriebszeit
• Verfügbarer Batterieplatz
• Maximalstrom
• Zielmarkt
• Produktzeichnungen oder Fotos
• Vorhandene Batteriespezifikationen
• Jährliches Einkaufsvolumen

Ein professionelles Batterieentwicklungsteam kann diese Informationen nutzen, um die geeignete Batteriechemie, Spannung, Kapazität, Zellkonfiguration, das Batteriemanagementsystem (BMS), den Stecker und die mechanische Konstruktion zu bestimmen.

Maßgeschneiderte Batterielösungen von Howell Energy

Howell Energy ist ein Batteriehersteller mit über 20 Jahren Erfahrung in der Batteriebranche. Wir bieten OEM/ODM-Batterielösungen an, die Batteriedesign, Zellenauswahl, Packentwicklung, BMS-Integration, Tests und kundenspezifische Anforderungen umfassen.

Unsere kundenspezifischen Batterielösungen umfassen verschiedene Spannungs- und Kapazitätskonfigurationen, individuelle Abmessungen und Formen, Steckverbinder, Kommunikationsschnittstellen wie RS485 und CAN sowie weitere anwendungsspezifische Anforderungen.

Unser Batterieportfolio umfasst Li-Ionen-, Li-Polymer-, LiFePO4-, Lithium-Primär-, NiMH-, Ni-Cd- und kundenspezifische Akkupacks, sodass wir je nach Anwendung unterschiedliche Batterietechnologien empfehlen können.

Sind Sie bereit, Ihren eigenen Akku zu entwickeln?

Sie müssen nicht alle Spezifikationen bis zum Zeitpunkt der Kontaktaufnahme mit uns endgültig festgelegt haben.

Senden Sie uns die Informationen, die Sie bereits haben – einschließlich Ihrer Anwendung, der erforderlichen Spannung und Kapazität, der Abmessungen, der Stromanforderungen, der Betriebsumgebung und aller Zeichnungen oder vorhandenen Batteriemuster.

Unser Ingenieurteam kann Ihre Anforderungen analysieren und Ihnen dabei helfen, Ihr Produktkonzept in eine praktische Batterielösung umzusetzen.

Howell Energy – Ihr zuverlässiger Batteriepartner.