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案情(客戶需求)
1、鋰電池用于裝卸車,標稱電壓37V,標稱容量16Ah,持續工作電流40A,峰值電流160A,保護板有過流、過充、過放、短路以及高溫保護, 工作電壓范圍27V-42V。能讀取電量和溫度,用硬件實現。黑色塑料外殼,安裝提手。充放電連接器自成一體,德國造。
2、電池組要求不規則排列每個電池組標配一個42V 3.5A鋰電也專用充電器,充電時間7-8小時充滿。
3、外觀:應有商標、型號、規格、制造廠名、編號、出廠日期等標志,且標志清晰、牢固、不易脫落,外觀整潔。
4、電池組外殼以及封口劑等材料應具有阻燃性,且具有導熱特性。
5、防爆性能:電池組在充電過程中,不應過熱,不應內部爆炸。
6、荷電保持能力:鋰電池組靜置90天后其荷電能力不低于90%
7、自我保護功能:電池組在過放與過充情況下有自我保護功能,不得出現爆裂情況。
破案(案情分析)
1、難點:
①受尺寸限制,電池組結構設計必須做到精準;
②保護板需要另行開發,尺寸有嚴格要求,增加了開發難度;
③電池盒內部電池組的電子線同連接器相連,其空間狹窄,加上電子線較粗,安裝難度較大;
④電池組組裝必須嚴格按圖紙尺寸,公差不到1mm,加上是異形結構,組裝難度很大。
2、重點:
①優化保護板結構;
②保護板各項參數必須考慮裝卸車實際使用時的各種狀態;
③電子線如何與輸入、輸出接口對接;④電池盒設計制作時,各個尺寸必須精準;電池組組裝必須精心;
⑤通訊設置必須做到相對精準、穩定。
立案(方案設計)
1、設計思路:
①利用工裝夾具,首先使異形電池組各個部位的尺寸固定;
②保護板各焊盤位置同電池組無縫對接,盡可能減小組合尺寸;在保證各項參數達標的情況下,保護板的元器件盡可能扁平,以減小保護板的厚度;充分利用電池盒局部空間使保護板B+B-同電池組連接;
③采用75℃溫控開關;
④設計電池盒、制作3D圖。電池盒交由模具廠制作;
⑤以分段電壓來模擬電量,以熱敏電阻來識別溫度信息
⑥標簽設計。交由印刷廠制作。
2、具體方案:
(1)鋰電池組
電池組規格型號 | 尺 寸 | 重 量 |
36V 16Ah 10S8P | 異形 | 約5KG(含外殼) |
(2)鋰電芯
電池類型 | 三元鋰 | 充電截止電壓(恒流恒壓模式) | 4.2V |
電池型號 | 18650(三洋) | 放電截止電壓 | 2.75V |
外形尺寸 | ∮18mm*65mm | 最大充電電流(恒流) | 2A |
重量 | 約45g | 最大放電電流 | 20A |
出廠內阻 | ≤45mΩ | 放電溫度 | -20℃—55℃ |
出廠容量 | 2000mAh | 充電溫度 | 0-45℃ |
放電倍率 | 10C | 容量一致性 | MAX:20mA公差 |
額定電壓 | 3.6V | 循環充放電次數 | 300次左右 |
(3)保護板
充電截止電壓 | 42±0.5V | 長度 | ≤120mm(含排插) |
放電截止電壓 | 27.5±0.5V | 寬度 | ≤55mm |
最大持續工作電流 | 40A | 厚度 | ≤40mm |
峰值電流(啟動電流) | 160A | 充放電端口 | 同口 |
電量反饋 | 0-2.5V模擬量電壓反饋 | 溫度反饋 | 0-2.5V模擬量電壓反饋 |
(4)插件
G84K插座(7針) | 37mm(直徑) | 約29mm(長度) |
(5)充電器
充電模式 | 恒流恒壓 | 標準充電電流 | 3.5A |
充電截止電壓 | 42±0.5V | 充電指示燈 | 紅燈亮,充電;綠燈亮,停 |
充電截止電流 | ≤300mA | 類型 | 桌面式 |
輸入插頭(插墻) | 國標品字插 | 輸出插頭 | G84K插座,公頭(需方供) |
電子線長度 | 常規 |
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實施(過程介紹)
1、電芯配組
2、貼絕緣面圈
3、貼紅鋼紙絕緣并將電芯初步固定
4、用鎳帶將電芯串并聯并貼紅鋼紙和高溫膠
5、使用電子線讓電池組與保護板連接
6、用電子線與輸入、輸出連接器焊接
7、電池組裝盒裝箱(完成)
驗證(難點重點)
1、電池組裝進外殼之后,輸入、輸出是否正常;