Soluciones de baterías reemplazables para productos de la UE

El diseño de baterías está emergiendo como un tema importante en el desarrollo de productos para las empresas que venden electrónica portátil en la Unión Europea. Muchos productos que contienen baterías portátiles deberán diseñarse para permitir que la batería pueda ser fácilmente retirada para su reemplazo por el usuario final según el Reglamento (UE) 2023/1542 a fecha de 18 de febrero de 2027.

Para marcas, fabricantes y desarrolladores de productos, significa que la sustitución de las baterías debe comenzar en la fase inicial de mecánica, electricidad y conformidad, en lugar de comenzar tras determinar la carcasa y la electrónica del producto.

Un buen diseño de batería extraíble puede ayudar a los productos a cumplir con los requisitos regulatorios, aumentar su vida útil, reducir los residuos electrónicos y mejorar el mantenimiento postventa.

¿Qué significa el requisito de baterías reemplazables de la UE?

Artículo 11 de laRegulación Europea de Bateríasestablece que las baterías portátiles incorporadas en los productos deben ser fácilmente removibles y reemplazables por el usuario final.

Generalmente, una batería se considera fácilmente extraíble si puede retirarse con herramientas comerciales. No debería haber necesidad de herramientas propietarias, equipos dedicados, calor o disolventes. Cuando se requiere una herramienta especial, puede que tenga que ser incluida con el producto.

Los fabricantes también deben incluir instrucciones explícitas de uso, retirada y sustitución, así como datos de seguridad. Esta información debe estar disponible abiertamente y en internet en todo momento.

Esto no es para las celdas individuales ni para los componentes internos del paquete de baterías, sino para toda la batería.

¿Todos los productos deben tener baterías reemplazables por el usuario?

No todos los productos alimentados por batería siguen exactamente el mismo método de reemplazo.

Algunos productos pueden tener opciones de reemplazo que solo están disponibles a través de un profesional externo. Algunos ejemplos son aparatos que se supone que funcionan en ambientes húmedos o lavables y algunos aparatos de imagen médica, radioterapia y diagnóstico in vitro utilizados por profesionales.

Otras excepciones pueden aplicarse cuando se requiera una conexión permanente a la batería para mantener el producto seguro y/o funcional por la seguridad del usuario o para garantizar la integridad de los datos.

En primer lugar, las empresas deben considerar la estructura de sus baterías antes de elegir cuáles utilizar, teniendo en cuenta su clasificación de producto, el entorno previsto y la legislación relevante de la UE. Para productos que son inusuales en cuanto a requisitos de seguridad, puede ser útil un aviso adicional de un especialista regulatorio o de un laboratorio de pruebas cualificado.

Estructuras comunes de paquetes de baterías reemplazables

El tipo de batería adecuado variará según el tamaño, el entorno y los requisitos de carga y cambio.

Cartucho de batería extraíble

Una batería tipo cartucho consta de una caja de plástico duro, mecanismos de bloqueo y guías, así como contactos integrados. Puede utilizarse en el terminal portátil, instrumento portátil, instrumento de inspección y controlador industrial.

El cartucho ayuda a mantener las celdas de la batería y el BMS seguros y asiste al usuario a instalar la batería en la orientación correcta

Paquete de baterías con conector y cubierta de servicio

En este diseño, el paquete de baterías se instala detrás de una tapa de servicio atornillada o con pestillo. El usuario desconecta un conector con llave antes de retirar el paquete.

Esta solución es útil cuando la batería no necesita cambiarse con frecuencia pero debe seguir siendo accesible con herramientas ordinarias.

Módulo de batería deslizante

Un módulo de batería con conectores eléctricos rápidos como contactos de muelle o conectores de cuchilla puede deslizarse para una conexión eléctrica rápida. Se utiliza frecuentemente en equipos profesionales, donde es necesario cambiar la batería para un funcionamiento frecuente.

Batería de paquete blando con carcasa protectora

Las pilas de bolsa LiPo pueden montarse dentro de un marco de plástico diseñado o una carcasa protectora. La carcasa protege contra perforaciones, compresiones y una instalación incorrecta, y ofrece un perfil de producto relativamente delgado.

Consideraciones clave de ingeniería

Hacer que la carcasa sea fácil de abrir no es el fin del proceso para crear una batería reemplazable. La batería y el producto host deben ser seguros para funcionar antes, durante y después de su reemplazo.

Ajuste mecánico y retención

La batería debe estar firmemente asegurada en su uso normal, en vibraciones, durante el transporte y caídas accidentales. Los raíles guía, pestañas de bloqueo, tornillos o pestillos deben evitar cualquier cambio accidental, pero no causar dificultades innecesarias al reemplazarlos.

Selección de conectores

El conector debe corresponder al voltaje deseado, corriente continua y demanda de corriente pico. Un conector con llave/polarizado minimiza el riesgo de instalación en la dirección equivocada.

Si la batería se retira con frecuencia, puede necesitar reforzar terminales de la hoja o pasadores de repuesto y/o contactos de muelle duraderos.

Protección BMS

La protección contra sobrecargas, sobredescargas, sobrecorrientes, cortocircuitos y temperaturas anormales puede lograrse utilizando un sistema de gestión de baterías personalizado. La configuración de protección se determinará por la química de la batería y la configuración de las celdas y la carga.

Funciones de comunicación

Los productos inteligentes podrían necesitar identificación de baterías y/o transmisión de datos operativa, o bien medir el consumo de combustible. La batería puede utilizarse para diversas funciones, como la detección de temperatura NTC, resistencia a ID, UART, I2C, SMBus, CAN o comunicación RS485 dependiendo del dispositivo.

Cercamiento y protección ambiental

Equilibrio entre construcción reemplazable y resistencia al polvo, la humedad y los impactos. El sellado de la junta, la colocación de las tapas de los conectores y la colocación adecuada de paneles de servicio pueden ayudar a garantizar la protección del producto tras el cambio de batería.

Opciones de química de baterías

Cuando se requiere alta densidad energética, estabilidad mecánica y capacidad configurable, generalmente se utilizan celdas cilíndricas de iones de litio. Instrumentos portátiles, robótica y electrónica industrial pueden alimentarse con formatos como 18650 y 21700.

Las baterías LiPo pueden usarse en espacios de productos delgados, ligeros o de formas extrañas. Sin embargo, las células de la bolsa no son lo mismo y deben protegerse contra la flexion, la perforación y la compresión.

Se pueden utilizar dispositivos industriales, sistemas de respaldo y aplicaciones que requieren durabilidad en lugar de peso mínimo, como las baterías LiFePO4.

La selección de química debe basarse en la solicitud completa y no solo en la capacidad.

Pruebas y documentación

Se incluyen las especificaciones y planos de la batería. Se adjuntan las especificaciones de la batería y los planos.

La documentación típica puede incluir:

• Especificaciones y planos de la batería
• Información de células y BMS
• Resumen del examen UN38.3
• Hoja de datos de seguridad
• IEC 62133-2 o informes de prueba específicos de aplicación
• Documentación de RoHS y REACH
• Documentos de conformidad de la UE cuando sean aplicables
• Retirada, sustitución e instrucciones de seguridad

Los requisitos de etiquetado e información también se introducen en el Reglamento de Baterías de la UE. A partir del 18 de febrero de 2027, las baterías, en general, deberán estar equipadas con un código QR y los pasaportes de batería se aplicarán a ciertas baterías (especificación: LMT, EV e baterías industriales de más de 2 kWh).

El paquete exacto de cumplimiento depende de la categoría de batería y del producto final.

Desarrollo de una batería reemplazable personalizada con GLOFLUX

GLOFLUX puede diseñar baterías de litio reemplazables para un producto OEM, basándose en las especificaciones eléctricas y mecánicas.

Normalmente empieza con la información de voltaje, capacidad, corriente, tiempo de ejecución y espacio disponible. Los ingenieros pueden entonces evaluar el tipo de celda, la configuración serie-paralelo, el BMS, el conector, el cableado y la estructura de la carcasa.

Las baterías prototipo deben probarse en el producto en el que están pensadas para su uso. Esto permite verificar la instalación, retirada, durabilidad del conector, comportamiento de carga, rendimiento de temperatura y funciones de comunicación antes de la producción en masa.

Conclusión

Las baterías reemplazables de la UE están cambiando el diseño de los productos portátiles. Para las empresas que diseñan productos para 2027 y más allá, comprueba el acceso y la disponibilidad de la batería, la disponibilidad de repuestos, las instrucciones de reemplazo y la documentación de cumplimiento en la fase inicial de diseño.

El cumplimiento del producto puede lograrse utilizando un paquete de baterías reemplazable personalizado, mejorando al mismo tiempo la vida útil, la facilidad de servicio y la experiencia del cliente. Una buena coordinación entre el diseñador del producto, el fabricante de la batería y el socio de pruebas mantiene al mínimo los cambios de carcasa y certificación misceláneos, lo que puede resultar costoso al final del proyecto.

Preguntas frecuentes

1. ¿Cuándo entrarán en vigor los requisitos de la UE sobre baterías reemplazables?

El artículo 11 del Reglamento (UE) 2023/1542 se aplica a partir del 18 de febrero de 2027.

2. ¿Se pueden reemplazar células individuales por los usuarios?

Normalmente, no. El requisito se aplica a toda la batería portátil y no a cada celda de la batería.

3. ¿Se pueden usar tornillos en el compartimento de la batería?

Sí. Se considera que una batería es extraíble si puede accederse con herramientas comerciales, sin el uso de calor, disolventes ni equipos propietarios.

4. ¿Cuánto tiempo deben permanecer disponibles las baterías de repuesto?

El reglamento estipula que las baterías portátiles y LMT aplicables estarán disponibles como baterías de repuesto durante un periodo de cinco años después de que la última unidad del modelo de equipamiento se ponga en el mercado.

5. ¿Qué información se necesita para desarrollar una batería reemplazable?

Ofrece el voltaje, capacidad, corriente de funcionamiento, corriente de pico, técnica de carga, tamaño del producto, conector, protocolo de comunicación, temperatura de funcionamiento y certificaciones necesarias.