맞춤형 LiPo 배터리 팩은 단순히 파우치에 담긴 셀이 아니라, 여러 부품이 조립된 제품입니다. 최종 크기는 셀 도면, PCM 위치, 상호 연결, 절연, 라벨, 배선 및 커넥터 배열에 따라 달라집니다. 또한, 케이스는 조립 과정에서 발생하는 여유 공간과 예상 사용 수명 동안 발생할 수 있는 치수 변화를 수용해야 합니다.
OEM 설계자에게 중요한 것은 디바이스 하우징을 확정하기 전에 최종 포장 도면에 대한 합의를 도출하는 것입니다. 셀 모델 코드나 명목상의 CAD 외형만으로는 납품되는 어셈블리에 필요한 최대 공간을 결정할 수 없습니다.
빠른 답변: 최대 출하 포장 치수와 측정 조건을 명시한 다음, 조립체의 각 부분을 최소 허용 공간에 맞춰 검사합니다. 해당 부분에서 실제로 겹치는 레이어만 추가합니다. 셀별 수명 팽창 및 조립 여유 공간은 합의된 크기에 이미 포함되어 있지 않은 경우 별도로 확보합니다. 모든 LiPo 팩에 적용되는 보편적인 10% 팽창 허용치, PCM 높이 또는 와이어 직경은 없습니다.
주요 요점
인클로저 통합 시에는 셀 모델 번호가 아닌 승인된 완제품 도면을 사용하십시오.
셀 영역, PCM 영역 및 케이블 영역을 서로 관련 없는 높이를 합산하는 대신 각각 별도로 정의하십시오.
제조 공차와 수명 주기 동안의 치수 변화 및 조립 간극을 구분하십시오.
폼 두께와 압축력, 노화 특성을 함께 명시하십시오.
실제 조립된 장치를 사용하여 착용감, 고정력 및 열 조건을 검증하십시오.
파트 1: 맞춤형 리튬 폴리머 배터리 팩의 최종 치수 정의
1.1 베어셀 치수와 완제품 패킹 치수 비교
LiPo는 일반적으로 충전식 리튬 이온 파우치 셀을 지칭합니다. 셀 코드는 공급업체의 명명 규칙에 따라 명목상의 두께, 너비 및 길이를 나타낼 수 있지만, 규칙 및 포함된 기능은 공급업체마다 다릅니다. 실제 도면, 허용 오차 범위, 그리고 밀봉재 또는 탭 포함 여부를 확인하십시오. 예를 들어 402025와 같은 코드는 4.0 × 20 × 25 mm의 완제품 포장 크기를 보장하지 않습니다.
기부자 | 도면이 명확히 보여줘야 할 것 |
|---|---|
세포 | 본체, 씰 모서리, 탭 형상 및 치수 제한 |
PCM | 보드 위치, 가장 높은 부품, 이음매 및 절연 |
절연 및 라벨 | 재료 두께, 겹침 위치 및 레이어 수 |
배선 및 센서 | 경로 설정, 로컬 높이, 출구 위치 및 장력 완화 |
커넥터 | 부품 번호, 방향 및 적용 가능한 외부 포장 |
구성 요소가 모든 축을 따라 반드시 크기를 증가시키는 것은 아닙니다. 탭 옆에 있는 PCM은 셀 본체의 높이를 추가하지 않고도 팩 길이를 늘릴 수 있습니다. 셀 위에 위치한 보드는 오히려 국부적인 두께를 증가시킬 수 있습니다. 표준적인 2~3mm 길이 추가 또는 보편적인 보드 높이를 적용하기보다는 실제 레이아웃을 설명해야 합니다.
1.2 설치 공간과 분리된 배송 봉투
합의된 검사 조건(충전 상태, 온도 및 측정 방법 포함) 하에서 최대 출하 용량을 정의하십시오. 또한, 장착 자재, 조립 접근성 및 사용 수명 동안의 치수 변화에 필요한 설치 공간을 별도로 정의하십시오.
명시적으로 규정된 경우가 아니면 빈 인클로저의 여유 공간을 출고되는 배터리의 일부로 간주하지 마십시오. 마찬가지로, 완성된 패키지 도면에 이미 포함된 절연재나 라벨을 두 번 추가하지 마십시오. 모호함을 방지하기 위해 단면도와 명확한 포함 사항 표시를 사용하십시오.
파트 2: 공차 누적을 이용한 간극 계산
2.1 각 지역 섹션 분석
셀, PCM, 배선 및 기타 구성 요소가 실제로 차지하는 높이를 계산합니다. 구성 요소가 나란히 배치된 경우 전체 높이는 모든 구성 요소 높이의 합이 아니라 가장 높은 로컬 스택에 의해 결정됩니다. 부품이 수직으로 겹치는 경우 해당 두께와 공차를 더합니다.
잔여 깊이 여유 = 최소 공동 깊이 - 최대 국부 공급 스택 - 추가 설치 레이어 - 검증된 수명 성장률 - 필요한 조립 간격.
이 방정식은 추가 레이어 및 수명 연장이 이미 제품 구성에 포함되지 않았다고 가정합니다. 동일한 위치별 접근 방식을 사용하여 길이와 너비를 평가하십시오. 외부 경계 상자뿐만 아니라 위치 지정 기능 공차 및 조립 오프셋도 고려해야 합니다.
2.2 예시적인 간극 계산
셀 영역 완성품의 최대 두께가 제공된 테이프와 라벨을 포함하여 5.40mm로 지정되었다고 가정해 보겠습니다. 최소 하우징 깊이는 6.30mm입니다. 별도로 설치된 마운팅 레이어는 0.20mm의 공간을 차지하며, 합의된 수명 주기 두께 변화 허용치는 0.40mm이고, 필요한 조립 간격은 0.15mm입니다.
남은 여유분은 6.30 − 5.40 − 0.20 − 0.40 − 0.15 = 0.15 mm입니다. 이 값들은 예시일 뿐이며, 0.40 mm의 여유분은 권장되는 보편적인 팽창값이 아닙니다. 셀 옆의 PCM의 국부 높이가 3.00 mm인 경우, 5.40 mm 높이의 셀 스택 위에 추가하는 대신 별도의 영역에서 평가됩니다.
최대 포장 크기와 최소 캐비티 크기의 간섭 여부를 확인하고, 최소 포장 크기와 최대 캐비티 크기의 유지 여부를 확인하십시오. 통계적 허용 오차 측정 방법에는 타당한 공정 모델이 필요합니다. 변동이 독립적이라고 가정하거나 통계적 결과를 이용하여 안전에 중요한 간섭 조건을 간과해서는 안 됩니다.
파트 3: 리튬 폴리머 배터리 팩의 압력 및 열 제한
3.1 제어되지 않은 점하중이 없는 지지
파우치를 날카로운 모서리, 나사 끝, 단단한 돌출부 및 집중 하중으로부터 보호하십시오. 모든 압축이 금지되거나 모든 파우치에 압축 고정 장치가 필요하다고 가정하지 마십시오. 지정된 구속 또는 압력은 선택된 셀의 요구 사항에서 도출되어야 하며 포장 설계에서 검증되어야 합니다.
밀봉 부분의 접힘선과 탭은 승인된 형상 범위 내에 유지하십시오. 완성된 팩을 크기가 작은 공간에 억지로 넣거나 표준 셀을 구부려 맞추지 마십시오. 설치, 낙하 및 진동 시 기계적 하중 전달 경로를 확인하십시오. 지지대는 탭, 납땜 접합부 또는 지지되지 않은 PCM 구성 요소를 통해 손상을 일으킬 수 있는 하중을 전달해서는 안 됩니다.
3.2 셀별 온도 제한 사용
충전, 방전 및 보관 시 온도 제한이 다를 수 있습니다. 정확한 셀 사양을 확인하고 주변 전자 장치 및 PCM에서 발생하는 열을 포함하여 최종 케이스 내부 온도를 평가하십시오. 일반적인 "LiPo 작동 범위"는 이러한 제한을 대체할 수 없습니다.
맞춤형 배터리 셀이 85°C 이상의 고온 환경에서 연속 사용을 자동으로 견딜 수 있다는 가정을 버리십시오. 고온 작동에는 공급업체의 명확한 자격 인증 및 적용 검증이 필요합니다. 하우징 및 장착 재료의 열팽창 또한 장착 및 고정에 영향을 미치므로 관련성이 있는 경우 이를 고려해야 합니다.
제4부: 보유 및 확장 허용액
4.1 유지를 위해서는 역량 평가가 필요합니다
폼, 접착제, 홀더 또는 기타 고정 장치는 적절하게 설계될 경우 고정력을 제공할 수 있습니다. 부드러운 폼은 압축될 때에도 압력을 가합니다. 폼이 셀을 하중을 견딜 수 없다고 가정하기보다는 두께, 압축력 특성, 조립 공차 및 예상 압축 변형률을 명시해야 합니다.
취급, 진동 및 낙하 조건에서의 움직임을 검증하십시오. 설계는 간섭을 피하면서도 배터리 팩이 미끄러지거나 절연체가 마모되거나 배선이 당겨지는 것을 허용할 수 있습니다. 고정력은 허용된 공간 및 배터리 공차 범위 내에서 적절하게 유지되어야 합니다.
4.2 예상되는 변화와 비정상적인 부기를 구분하십시오
파우치 두께는 충전 상태, 온도 및 노화에 따라 변할 수 있습니다. 관련 충전, 사이클링, 보관 및 구속 조건에서 셀별 데이터를 확보하십시오. 500회 사이클 후 8~10%의 두께 증가를 일반적인 기준으로 적용하거나 초기 두께의 10%를 인클로저 여유분으로 자동 사용하지 마십시오.
가스 주입으로 인한 팽창은 성능 저하 또는 비정상적인 상태를 나타낼 수도 있습니다. 5mm 크기의 세포가 8mm로 팽창하는 것은 일반적인 정상 수명 설계 기준이 아닙니다. 추가적인 밀폐 공간이 비정상적인 팽창을 안전하게 보장하는 것은 아닙니다. 담당 제조업체와 함께 검사, 서비스 및 불량 판정 기준을 명확히 정의하십시오.
허용된 사용 수명 치수 범위와 이를 설정하는 데 사용된 조건을 문서화하십시오. 팽창 허용치가 제조 공차에 추가되는지 여부를 명시하십시오. 조립 과정에서 해당 공간을 불필요한 라벨, 와이어 루프 또는 폼 패드로 소모하지 말고 확보하십시오.
파트 5: 접착제, 폼, 절연재 및 PCM 장착
5.1 실제 재료 층 수 세기
절연 두께는 제품별로 다릅니다. PET, 폴리이미드 및 기타 재료는 서로 호환되지 않으며, 재료 이름만으로는 절연 성능, 내열성 또는 난연성 등급을 알 수 없습니다. 적합한 재료를 선택하고 정확한 등급과 규격을 지정하십시오.
겹치는 부분이 있으면 층수를 세십시오. 한쪽 면에 필름이 붙어 있으면 한 겹이 추가되고, 양쪽 면을 모두 감싸면 양쪽 면에 해당 겹수가 모두 추가됩니다. 테이프가 겹치거나 라벨 가장자리가 겹치는 부분에서 층수가 최대가 될 수 있습니다. 모든 단열 시트에 0.25mm의 두께를 적용하거나 모든 플라스틱 필름이 방화라고 가정하지 마십시오.
PCM 봉투에는 부품 장착 높이, 납땜 또는 용접 접합부, 절연 및 장착 특징이 포함됩니다. PCB 기판 두께만으로는 충분하지 않습니다. 다음을 참조하십시오. BMS 및 PCM 설계 보호 기능을 선택할 때는 레이아웃에 맞는 기계적 외형을 확보해야 합니다.
5.2 장착 조건 및 노화 조건 명시
접착 결합선 두께, 테이프 허용 오차, 배치 및 재료 호환성을 정의하십시오. 폼의 자유 두께와 의도된 설치 압축 범위 및 그에 따른 힘을 모두 명시하십시오. 신선한 압축 샘플만 측정하는 것이 아니라 노화, 온도 및 압축 변형을 평가하십시오.
PCM 지지대는 승인된 팩 구조, 전용 캐리어 또는 절연 장착 방식을 사용할 수 있습니다. 파우치 테라스에 단단히 고정될 필요는 없습니다. 구성 요소를 기계적 하중으로부터 보호하고 도체와 파우치 라미네이트 사이의 절연을 유지하십시오. 필요한 경우 수리 또는 교체 접근성을 확인하십시오.
파트 6: 케이블 및 커넥터 공간
6.1 전선 직경 및 배선 경로
AWG는 도체의 크기를 나타내는 단위이며, 완성된 전선의 외경을 나타내는 것이 아닙니다. 절연 재질과 벽 두께는 제품마다 다릅니다. 모든 24 AWG 전선에 1.6mm의 외경을 적용하기보다는 실제 전선 도면과 허용 오차를 사용하십시오.
케이블 묶음의 크기는 배열 방식, 슬리브 및 교차점에 따라 달라집니다. 두 개의 전선이 나란히 배치되면 국부적인 폭이 증가하고, 전선이 겹쳐 쌓이면 국부적인 높이가 증가합니다. 지정된 케이블 및 사용 조건에 따라 굽힘 반경과 인장 완화 공간을 확보하십시오. 날카로운 모서리, 밀봉 부위 및 압력에 민감한 부분을 피해 배선하십시오.
6.2 결합 커넥터 및 조립 접근
커넥터 제조업체, 부품 번호, 핀 배열, 극성 및 방향을 확인하십시오. 장치 내부에서 결합되는 커넥터 쌍, 래치 작동 및 분리 경로를 위한 공간을 확보하십시오. 외부 커넥터는 배터리 본체 크기에 포함시키는 대신 별도의 패키지가 필요할 수 있습니다.
명확한 기준점을 사용하여 전선 길이를 정의하고 허용 오차, 출구 방향 및 사용 여유를 표시하십시오. 하우징을 닫을 때 루프가 끼이거나 탭에 힘이 전달되지 않도록 해야 합니다. 하우징을 최종 조립하기 전에 제조업체와 조립 순서를 검토하십시오.
파트 7: 치수 측정 및 검증 워크플로
7.1 제어된 완제품 포장 도면 작성
최소 사용 가능 공동 공간을 정의하고, 특징점과 금지 구역을 지정합니다.
전기적 요구 사항을 제공하십시오: 전압 범위, 측정 부하, 작동 시간, 충전기 및 온도 조건.
적합한 셀을 선택하고 PCM, 센서, 배선 및 커넥터 요구 사항을 정의하십시오.
로컬 섹션 스택을 생성하고 최대 납품 치수를 지정합니다.
수명 주기 동안의 치수 변화, 장착 조건 및 조립 간격에 대해 합의합니다.
생산 금형 제작에 착수하기 전에 도면 수정 및 적합성 검증 계획을 승인하십시오.
다음 입력값을 제공하십시오. 맞춤형 배터리 솔루션 명목상의 셀 크기와 용량만 지정하는 것이 아니라, 요청된 최대 봉투에는 어떤 기능이 포함되는지 명확하게 명시해야 합니다.
7.2 기계적 및 전기적 성능을 함께 검증하십시오
시료 선정, 측정 장비 및 합격 기준에 대해 합의하십시오. 충전 상태, 온도, 방향 및 측정 접촉력을 명시하십시오. 과도한 측정력은 파우치를 압축하여 두께를 실제보다 적게 측정할 수 있습니다. 중요 부위를 측정하고 도면과 대조하여 결과를 기록하십시오.
조립된 제품의 적합성, 고정력, 절연성, 케이블 취급 용이성 및 열적 특성을 검증하십시오. 관련 수명 조건 및 적용 부하를 고려하십시오. 용량 및 저항 테스트는 전기적 적합성을 뒷받침하지만 기계적 호환성이나 장기적인 안전성을 입증하지는 않습니다. 3회의 용량 사이클 테스트는 보편적인 수명 검증 요건이 아닙니다.
제품 및 목표 시장에 적용 가능한 안전 및 운송 관련 증거를 담당 규정 준수 팀과 협의하여 결정하십시오. UL, IEC, CE, CB, RoHS 및 국가 승인을 모든 포장에 대해 의무적으로 적용해야 하는 체크리스트로 간주하지 마십시오. 테스트 문서 제공된 디자인 및 용도와 일치해야 합니다.
파트 8: 흔히 저지르는 실수 및 최종 사이즈 확인 목록
8.1 중복 계산 및 근거 없는 가정을 피하십시오
흔히 발생하는 오류로는 셀 코드를 완성된 도면으로 간주하는 것, 셀 두께에 셀 옆의 PCM 높이를 더하는 것, 테이프 겹침을 무시하는 것, AWG가 외경을 결정한다고 가정하는 것, 셀 증거 없이 고정된 팽창률을 사용하는 것 등이 있습니다. 또 다른 오류는 포장 봉투에 이미 포함된 절연재를 두 번 빼는 것입니다.
파우치 밀봉 가장자리를 "가스 주머니 영역"으로 통일하여 설명하지 마십시오. 가스 주머니의 제조 특성과 완성된 밀봉 형상은 설계에 따라 다르므로 승인된 완성 셀 도면을 사용하십시오. 마찬가지로, 모서리 반경이나 탭 접힘 치수를 통일하여 사용하지 마십시오.
8.2 공구 제작 전에 다음 항목을 확인하십시오
체크 | 필수 동의서 |
|---|---|
크기 | 최대 배송 범위, 기준점 및 지역 섹션 |
클리어런스 세일 | 최소 공동, 추가 설치 레이어 및 조립 여유 |
확장 | 세포별 생활 조건 및 포함 사항 참고 사항 |
보유 | 장착 방법, 힘 및 노화 성능 |
배선 | 외경, 경로, 굽힘 한계 및 출구 공차 |
커넥터 | 결합된 외피, 방향 및 서비스 접근 |
확인 | 측정 조건, 적합성 테스트 및 변경 관리 |
최종 생산 금형 제작 전에 샘플 적합성을 확인하십시오. 셀, PCM 구성 요소, 라벨, 테이프, 폼 및 커넥터에 대한 추후 변경 사항은 승인된 외형을 변경할 수 있으므로 철저히 관리해야 합니다. 최종 치수는 관련 없는 카탈로그 번호를 기반으로 한 추정치가 아닌, 재현 가능한 조립 사양이어야 합니다.
FAQ
리튬 폴리머 배터리 셀 모델 번호로 하우징 크기를 알 수 있나요?
아니요. 정확한 셀 도면과 별도의 완성품 도면을 사용하십시오. 모델 코드 규칙은 다양하며, 조립된 보호 장치, 절연체 및 배선으로 인해 외형이 변경될 수 있습니다.
10%의 팽창률 허용치가 충분할까요?
만능 해결책은 없습니다. 선택한 셀과 관련 수명 조건에 대한 치수 변화 데이터를 확보하십시오. 이 허용 오차를 제조 공차와 구분하고 비정상적인 팽창에 대한 불량 기준을 별도로 정의하십시오.
PCM 높이를 셀 두께에 더해야 할까요?
PCM과 셀이 수직으로 겹치는 부분에만 해당됩니다. 셀 옆 보드는 별도의 로컬 스택입니다. 단면도를 보면 실제로 최대 높이를 결정하는 특징들을 확인할 수 있습니다.
폼 소재가 압력을 가하지 않고도 배터리를 고정할 수 있나요?
압축 폼은 힘을 가합니다. 셀의 요구 사항에 맞춰 설치 시 압축률, 접촉 면적 및 노화 거동을 선택하고 검증해야 합니다. 단순히 부드럽다는 것만으로는 안전한 유지력을 보장할 수 없습니다.
전선 굵기가 배선 간격에 영향을 미치나요?
아니요. 지정된 전선의 최종 외경, 허용 오차, 굽힘 한계 및 묶음 배열을 사용하십시오. 슬리브, 교차부, 장력 완화 장치 및 조립 접근성을 고려하십시오.
OEM 업체는 금형 제작 전에 무엇을 보내야 할까요?
최소 사용 가능 공간, 장착 및 금지 구역, 전기 부하, 충전기 요구 사항, 케이블 및 커넥터 세부 정보, 환경 조건 및 서비스 수명 목표를 제출하십시오. 관리된 완제품 포장 도면을 승인하고 실제 장치와 샘플을 대조하여 검증하십시오.
