Das Batteriedesign für medizinische und tragbare Geräte beginnt mit den Betriebsanforderungen des Geräts. Spannung, Laufzeit, Spitzenlast, verfügbarer Platz, Lademethode, Anschluss, Umgebungsbedingungen und Zertifizierungsweg wirken sich alle auf die endgültige Packkonfiguration aus. HSS Energy unterstützt die Entwicklung kompakter Lithium-Ionen- und LiFePO4-Batterien von der ersten Spezifikation bis hin zur Mustervalidierung und Produktion.
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Typische Spannung |
Chemie |
Zellenformat |
Anpassung |
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3.7V / 7.4V / 11.1V / 12V / custom |
Li-Ion / LiFePO4 |
18650 / 21700 / Beutel |
BMS / Stecker / Kabel / Gehäuse / Etikett / Verpackung |
Übersicht über die Batterielösungen für medizinische und tragbare Geräte
Für tragbare medizinische und elektronische Geräte gelten häufig strenge Beschränkungen hinsichtlich der Batteriegröße und des Batteriegewichts, während gleichzeitig eine vorhersehbare Laufzeit und eine stabile Stromversorgung erforderlich sind. Der erste Entwurfsschritt besteht darin, die Geräteanforderungen zu bestätigen, anstatt eine Batterie nur nach Spannung und Ah auszuwählen.
· Betriebsspannung und zulässiger Spannungsbereich
· Erforderliche Betriebszeit oder Backup-Zeit
· Durchschnitts-, Dauer- und Spitzenstrom
· Maximale Batterieabmessungen und -gewicht
· Lademethode und Ladeschnittstelle
· Stecker- und Kabelanforderungen
· Betriebs- und Lagertemperatur
· Zielmarkt und erforderliche Dokumentation
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Schritt |
Auswahlpunkt |
Technischer Check |
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1 |
Gerätetyp |
Medizin / Diagnose / Überwachung / Drucker / Instrument / intelligente tragbare Geräte |
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2 |
Elektrische Anforderungen |
Spannung + durchschnittliche Last + Spitzenlast + erforderliche Laufzeit |
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3 |
Mechanische Grenze |
Maximale L × B × H + Gewicht + Montageposition |
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4 |
Batteriearchitektur |
Li-Ion oder LiFePO4 + 18650/21700 / Beutel + S/P-Konfiguration |
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5 |
BMS und Schnittstelle |
Schutz + optionale Kommunikation + Kabel + Stecker |
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6 |
Validierung |
Muster -> Gerätetest -> Optimierung -> genehmigte Spezifikation -> Produktion |
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Plattform |
Typische Architektur |
Geeignete Ausrüstungsrichtung |
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3,7V |
1S Li-Ion |
Handgeräte, kompakte Elektronik, intelligente tragbare Geräte |
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7,4 V |
2S Li-Ion |
Tragbare Instrumente, Überwachungsgeräte, Schönheits- und Körperpflegegeräte |
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7,4 V |
2S Li-Ion |
Tragbare Drucker, Diagnosegeräte, Überwachungsgeräte, Robotik und mobile Geräte |
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12V / 12,8V |
Li-Ion oder 4S LiFePO4 |
Backup-Module, tragbare Geräte, kleiner Blei-Säure-Ersatz |
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24V und kundenspezifisch |
Projektbasiert |
Größere mobile Geräte, Robotik, angetriebene Instrumente und Spezialsysteme |
Für kompakte Lithium-Ionen-Projekte können die Zelloptionen der Klasse A EVE, DMEGC, BAK, LG und Samsung umfassen, abhängig von der Gerätespezifikation, der Zellverfügbarkeit und den Projektanforderungen. Bei der Zellenauswahl werden auch Kapazitätskonsistenz, Innenwiderstand, Entladefähigkeit, Betriebstemperatur, Größe und Versorgungskontinuität berücksichtigt.
Batterieprojekte für medizinische Geräte erfordern in der Regel eine strengere Kontrolle der elektrischen und mechanischen Kompatibilität, da die Batterie Teil eines vollständigen Geräts ist. Der genaue Compliance-Weg hängt vom Endprodukt und Zielmarkt ab. Daher sollte die Batteriedokumentation zusammen mit dem Gerätezertifizierungsplan bestätigt werden.
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Designpunkt |
Warum es wichtig ist |
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Stabile Ausgabe |
Unterstützt einen vorhersehbaren Gerätebetrieb über die gesamte nutzbare Batteriereichweite |
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Laufzeit |
Muss zum vorgesehenen Untersuchungs-, Überwachungs- oder mobilen Nutzungszeitraum passen |
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Spitzenlast |
Motoren, Pumpen, Displays, Radios oder Prozessoren können kurzzeitige Stromspitzen erzeugen |
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Größe und Gewicht |
Tragbare Geräte verfügen oft über feste Batteriefächer oder ergonomische Grenzen |
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Temperatur |
Die Lade-/Entladegrenzen der Batterie müssen mit der vorgesehenen Betriebsumgebung übereinstimmen |
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Nachvollziehbare Spezifikation |
Die genehmigte Batteriekonfiguration sollte nach der Gerätevalidierung kontrolliert bleiben |
Bei tragbaren Geräten wird möglicherweise mehr Wert auf kompakte Abmessungen, geringe Masse, wiederholtes Laden und flexible Schnittstellen gelegt. Ein geeignetes Paket sollte auf das tatsächliche Lastprofil abgestimmt sein und nicht die Nennkapazität als einzigen Auswahlfaktor verwenden.
· Tragbare Drucker und Handgeräte: Laufzeit plus vorübergehender Strombedarf
· Überwachungs- und Kommunikationsgeräte: stabiler Gleichstromausgang und Standby-Betrieb
· Intelligente Mobilgeräte: kompakte Abmessungen, Ladeschnittstelle und Gehäusepassform
· Robotik und mobile Geräte: Dauerstrom, Spitzenlast und optionale Kommunikation
· Backup-Module: vorhersehbare Laufzeit, geringe Selbstentladung und einfache Wartung
Die BMS-Konfiguration wird entsprechend der Packspannung, der Zellchemie und den Geräteanforderungen ausgewählt. Zu den Standardschutzfunktionen können Überladungs-, Tiefentladungs-, Übertemperatur-, Kurzschluss- und Überstromschutz sowie bei Bedarf Zellausgleich und Temperaturüberwachung gehören.
Kommunikation kann hinzugefügt werden, wenn das Host-Gerät Batteriestatus- oder Steuerdaten benötigt. Zu den Projektoptionen können Bluetooth, RS485 und CAN gehören. Das endgültige Protokoll, die Datendefinition und die Hardwareschnittstelle werden vor der Musterfreigabe mit dem Kunden bestätigt.
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Bereich |
Typische Optionen |
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Stecker |
JST, Molex, XT30, XT60, DC5521 und andere projektspezifische Schnittstellen |
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Kabel |
Drahtstärke, Kabellänge, Anschluss, Sicherung und separate Lade-/Entladeleitungen |
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Gehäuse |
Schrumpffolie, vorhandenes Kunststoffgehäuse, kundenspezifische Kunststoffwerkzeuge, Edelstahl- oder Blechgehäuse |
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Etikett |
Modellbezeichnung, Kundenbranding, Warnhinweise und marktspezifische Kennzeichnung |
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Verpackung |
Standard-Exportverpackung oder maßgeschneiderte OEM-Verpackung |
Kundenspezifische Batteriepacks mit projektspezifischen Kabeln und Anschlüssen für die Produktion vorbereitet
Bei einem Referenzprojekt für tragbare Geräte wurde ein Lithium-Ionen-Akku mit 7,4 V und 10 Ah verwendet. Das Paket verwendet eine 2S-Konfiguration und einen XT60-Stromanschluss. Seine elektrischen und mechanischen Details sind auf die Geräteschnittstelle und die Betriebsanforderungen abgestimmt.
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Projektelement |
Bestätigte Konfiguration |
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Nennspannung |
7,4 V |
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Kapazität |
10Ah |
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Nominale Energie |
74Wh |
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Kontinuierlicher Entladestrom |
20A |
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Architektur |
2S |
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Anschlüsse |
XT60-Anschluss |
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Fokus auf Individualisierung |
Entladefähigkeit, XT60-Stecker und Kabelintegration |
7,4V 10Ah kundenspezifische Akkupacks in Serienproduktion
Die Batterieenergie kann anhand der Gerätelast abgeschätzt werden, das Ergebnis ist jedoch nur ein Anhaltspunkt.
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Eingang |
Beispiel |
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Durchschnittliche Gerätelast |
15W |
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Erforderliche Laufzeit |
4 Stunden |
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Anfangsenergiebedarf |
15 W × 4 Stunden = 60 Wh |
Bei der endgültigen Batteriekapazität müssen außerdem Entladestrom, Umwandlungseffizienz, zulässige Entladetiefe, Temperatur, Alterung, Spitzenlast und verfügbarer Installationsraum berücksichtigt werden. Die technische Marge wird entsprechend der tatsächlichen Ausrüstung bestätigt, anstatt für jedes Projekt einen festen Prozentsatz anzuwenden.
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Bühne |
Aktion |
Ausgabe |
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01 |
Anforderungsüberprüfung |
Spannung, Last, Laufzeit, Platz, Stecker und Zielmarkt |
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02 |
Batterievorschlag |
Zelle, S/P-Konfiguration, BMS, Abmessungen und Schnittstelle |
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03 |
Technisches Beispiel |
Prototypenfertigung und elektrische Prüfung |
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04 |
Gerätetest |
Laufzeit-, Lade-, Temperatur-, Passform- und Spitzenlastvalidierung |
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05 |
Optimierung |
Passen Sie die Konfiguration an, wenn beim Testen eine Nichtübereinstimmung festgestellt wird |
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06 |
Mustergenehmigung |
Frieren Sie die genehmigte Spezifikation ein |
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07 |
Pilotproduktion |
Überprüfung der Konsistenz kleiner Chargen |
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08 |
Massenproduktion |
Produktions-QC und Endkontrolle |
Typische Produktionskontrollen können eingehende Zellinspektion, Zellsortierung und -zuordnung, BMS-Verifizierung, Montage, Lade-/Entladeprüfungen, Schutzverifizierung, Alterung und Endkontrolle umfassen. Der genaue Testplan wird durch das Batteriemodell und die Projektanforderungen bestimmt.
Batteriepacks, die einer mehrkanaligen elektrischen Prüfung unterzogen werden
Die Zertifizierungsanforderungen müssen entsprechend der endgültigen Batteriekonfiguration, der Endproduktkategorie und dem Zielmarkt bestätigt werden. Abhängig vom Projekt kann die Dokumentation UN38.3 und MSDS umfassen, während ausgewählte Projekte für tragbare wiederaufladbare Batterien möglicherweise IEC 62133-2 / CB, CE/RoHS oder marktspezifische Zertifizierungen wie KC erfordern.
Der Zertifizierungsbereich ist modellspezifisch. Ein Bericht oder Zertifikat für einen Akkupack darf nicht als automatischer Versicherungsschutz für eine andere Konfiguration betrachtet werden.
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Dokumentation |
Typischer Zweck |
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UN38.3 |
Transporttests für das entsprechende Lithiumbatteriemodell |
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Sicherheitsdatenblatt |
Sicherheits- und transportunterstützende Dokumentation |
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IEC 62133-2 / CB |
Anwendbare tragbare versiegelte wiederaufladbare Lithiumbatterieprojekte |
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CE/RoHS |
Je nach Produktkonfiguration und Zielmarktanforderungen |
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KC |
Anwendbare Batteriemodelle für den koreanischen Markt |
· Gerätename und Anwendung
· Betriebsspannung und zulässiger Spannungsbereich
· Durchschnitts-, Dauer- und Spitzenstrom oder -leistung
· Erforderliche Laufzeit
· Maximale Batterieabmessungen und -gewicht
· Informationen zur Lademethode und zum Ladegerät
· Stecker-, Kabel- und Kommunikationsanforderungen
· Betriebstemperatur und Installationsumgebung
· Zielland und Zertifizierungsanforderungen
· Erwartete Muster- und Produktionsmenge
Die auf dieser Seite gezeigten Spezifikationen, Beispiele und Konfigurationsoptionen dienen der vorläufigen technischen Bewertung. Endgültige Spannung, Kapazität, Abmessungen, Gewicht, Entladestrom, Zellenmodell, BMS, Stecker, Gehäuse, Kommunikation und andere Spezifikationen können sich je nach Geräteanforderungen, Komponentenverfügbarkeit, Zertifizierungsumfang und Produktentwicklung ändern.
Die endgültigen Spezifikationen unterliegen dem genehmigten Muster, dem bestätigten Datenblatt, der technischen Vereinbarung, dem PI oder dem Vertrag. Wenn Website-Informationen von einem genehmigten Projektdokument abweichen, ist das genehmigte Projektdokument maßgebend.
Senden Sie die Gerätespannung, die Last, die erforderliche Laufzeit, den Akkuplatz, die Lademethode, den Anschluss und den Zielmarkt. HSS Energy kann eine geeignete Batteriearchitektur für die Proben- und Gerätevalidierung evaluieren.
