EU製品向けの交換可能なバッテリーソリューション

バッテリー設計は、欧州連合で携帯型電子機器を販売する企業にとって重要な製品開発課題として浮上しています。携帯用バッテリーを含む多くの製品は、2027年2月18日以降のEU規則2023/1542に基づき、エンドユーザーによる交換のためにバッテリーを簡単に取り外せるよう設計されなければなりません。

ブランド、OEM、製品開発者にとっては、バッテリーの交換は製品筐体や電子機器の決定後ではなく、機械的、電気的、コンプライアンスの初期段階から開始すべきだという意味です。

優れた取り外し可能なバッテリー設計は、製品が規制要件を満たし、使用寿命を延ばし、電子廃棄物を削減し、アフターメンテナンスを向上させるのに役立ちます。

EUの交換可能なバッテリー要件とは何を意味するのか?

第11条EUバッテリー規制製品に組み込まれた携帯用バッテリーは、エンドユーザーが簡単に取り外し・交換可能であるべきだと述べています。

一般的に、市販の工具で取り外せるバッテリーは容易に取り外し可能とみなされます。専用の工具や専用機器、熱や溶剤は必要ありません。特別な工具が必要な場合は、製品に付属しなければならないこともあります。

製造者は、使用方法、取り外し・交換の指示、安全データも明確に含めるべきです。この情報は常にインターネット上で公開・利用可能であるべきです。

これは個々のセルやバッテリーパックの内部部品ではなく、バッテリー全体を対象としています。

すべての製品にユーザーが交換可能なバッテリーを備えることが義務付けられているのでしょうか?

すべてのバッテリー駆動製品がまったく同じ交換方法に従うわけではありません。

一部の製品には、第三者の専門家からのみ提供される交換オプションがある場合もあります。例としては、湿った環境や洗濯可能な環境で動作する装置や、専門家が使用する医療画像診断装置、放射線治療装置、体外検査装置などがあります。

製品の安全性や機能性を保つため、またはデータの完全性を確保するために恒久的なバッテリー接続が必要な場合には、その他の例外が適用されることがあります。

まず、企業は使用するバッテリーの構造を考慮し、製品の分類、想定環境、関連するEU法を考慮に入れて使用する必要があります。安全要件が特殊な製品については、規制専門家や資格のある試験機関からの追加の勧告が役立つ場合があります。

一般的な交換可能なバッテリーパック構造

適切なバッテリータイプは、サイズ、環境、負荷や変化の要件によって異なります。

取り外し可能なバッテリーカートリッジ

カートリッジ型バッテリーは、硬質プラスチックボックス、ロック機構、ガイドレール、そして統合された接点で構成されています。携帯端末、携帯機器、検査機器、産業用コントローラーで使用できます。

カートリッジはバッテリーセルとBMSの安全を保ち、ユーザーが正しい向きでバッテリーを取り付けるのを助けます

バッテリーパック(コネクターとサービスカバー付き)

この設計では、バッテリーパックはネジ止めまたはラッチ式のサービスカバーの後ろに取り付けられます。ユーザーはパックを外す前にキー付きのプラグを外します。

この方法は、頻繁に交換する必要がないものの、通常の工具でアクセス可能な状態に便利な場合に有効です。

スライド式バッテリーモジュール

スプリング接点やブレードコネクタなどのクイック電気コネクタを備えたバッテリーモジュールはスライドインして迅速な電気的接続が可能です。頻繁に使用するためにバッテリー交換が必要な専門機器で使われます。

保護ハウジング付きのソフトパックバッテリー

LiPoパウチセルは設計されたプラスチックフレームや保護ケース内に取り付けることができます。このハウジングはパンクや圧縮、不適切な取り付けから守り、比較的薄い製品プロファイルを提供します。

主な工学的考慮事項

筐体を簡単に開けることで交換可能なバッテリーを作る工程は終わりではありません。バッテリーとホスト製品は交換前、交換中、交換後に安全に動作しなければなりません。

機械的な適合性と保持

バッテリーは通常の使用時、振動、輸送中、偶発的な落下時にはしっかりと固定されるべきです。ガイドレール、ロックタブ、ネジ、ラッチは誤ってシフトしないようにしつつ、交換時に不必要なトラブルを起こしてはいけません。

コネクターの選択

コネクタは望ましい電圧、連続電流、ピーク電流需要に対応しなければなりません。キー付き/極性付きコネクターは、誤った方向への取り付けリスクを最小限に抑えます。

バッテリーを頻繁に取り外す場合は、強化されたブレード端子やポゴピン、または耐久性のあるスプリング接点が必要になるかもしれません。

BMS保護

過充電、過放電、過電流、ショート、異常温度からの保護は、カスタムバッテリー管理システムを用いることで実現可能です。保護設定はバッテリーの化学成分やセルおよび負荷の構成によって決定されます。

通信機能

スマート製品はバッテリーの識別や動作データ伝送、燃料計測が必要になるかもしれません。このバッテリーは、NTC温度検知、ID抵抗、UART、I2C、SMBus、CAN、RS485通信など、デバイスに応じてさまざまな用途に使用できます。

囲いと環境保護

交換可能な構造と、ほこり、湿気、衝撃に対するバランス。ガスケットの密封、コネクターカバーの位置、適切な配置のサービスパネルは、バッテリー交換後の製品保護に役立ちます。

バッテリーの化学的選択肢

高いエネルギー密度、機械的安定性、設定可能な容量が必要な場合、リチウムイオン円筒セルが一般的に使用されます。携帯機器、ロボティクス、産業用電子機器は18650や21700のようなフォーマットで駆動可能です。

リポ電池は薄い、軽い、または形状の変わった製品空間で使用できます。しかし、ポーチセルは同じものではなく、曲げや穿孔、圧縮から保護されなければなりません。

工業用機器、バックアップシステム、最小重量よりも耐久性が求められる用途(例えばLiFePO4バッテリーなど)が使用可能です。

化学選考は能力だけでなく、申請全体に基づいて行うべきです。

テストとドキュメント作成

バッテリー仕様と図面も含まれています。バッテリー仕様と図面を添付します。

典型的な文書には以下のようなものがあります:

• バッテリー仕様と図面
• セルおよびBMS情報
• UN38.3テスト概要
• 安全データシート
• IEC 62133-2またはアプリケーション固有の試験報告書
• RoHSおよびREACHのドキュメント
• 適用される場合、EU適合性文書
• 取り外し、交換および安全指示

また、表示および情報要件はEUバッテリー規制にも導入されています。2027年2月18日より、バッテリーには一般的にQRコードの装備が必要となり、特定のバッテリー(仕様:LMT、EV、産業用バッテリー2kWh超)にはバッテリーパスポートが適用されます。

正確なコンプライアンスパッケージはバッテリーのカテゴリや最終製品によって異なります。

GLOFLUXとカスタム交換可能なバッテリーの開発

GLOFLUXは、電気的および機械的仕様に基づき、OEM製品向けの交換可能なリチウムバッテリーを設計することができます。

通常、電圧、容量、電流、稼働時間、利用可能な空間情報から始まります。エンジニアはセルの種類、直列並列構成、BMS、コネクタ、配線、エンクロージャー構造を評価できます。

試作バッテリーは、使用される製品を対象にテストされるべきです。これにより、取り付け、取り外し、コネクタの耐久性、充電挙動、温度性能、通信機能の検証が量産前に確認されます。

結論

EUの交換可能なバッテリーは、携帯型製品の設計を変えています。2027年以降の製品を設計する企業の方は、初期設計段階でバッテリーへのアクセスと在庫、予備部品の入手状況、交換指示、コンプライアンス文書を確認してください。

製品への適合性は、カスタム交換可能なバッテリーパックを使用することで実現でき、製品の寿命、整備性、顧客体験の向上も可能です。製品設計者、バッテリーメーカー、試験パートナー間の良好な連携により、プロジェクトの終盤にかかる雑多な筐体や認証の変更を最小限に抑えています。

よくある質問

1. EUの交換可能バッテリー要件はいつ施行されますか?

規則(EU)2023/1542の第11条は2027年2月18日から適用されます。

2. 個々のセルをユーザーによって置き換えることができるか?

普通は、そうではありません。この要件は、バッテリー内の各セルではなく、携帯用バッテリー全体に適用されます。

3. バッテリーコンパートメントにネジを使えますか?

はい。バッテリーは、熱や溶剤、専用機器を使わずに市販の工具を使ってアクセスできる場合、取り外し可能とみなされます。

4. 交換用バッテリーはどのくらいの期間利用可能でなければならないのか?

規則では、該当する携帯型およびLMTバッテリーは、機器モデルの最後のユニットが市場に出た後、5年間は予備バッテリーとして提供されることを規定しています。

5. 交換可能なバッテリーを開発するために必要な情報は?

必要な電圧、容量、動作電流、ピーク電流、充電技術、製品サイズ、コネクター、音声プロトコル、動作温度、必要な認証を提供します。