Pourquoi les jouets dotés d'intelligence artificielle utilisent-ils tous des batteries au lithium intégrées ? Directives de conception et de conformité des alimentations électriques selon la norme GB 31241.4-2026

Abstrait

Les jouets dotés d'IA entreront dans une phase d'adoption et de déploiement à grande échelle en 2026, et leurs systèmes d'alimentation présenteront une convergence technologique claire :Tous les produits courants sur le marché utilisent une batterie lithium-ion rechargeable intégrée comme source d'énergie principale.Les batteries polymères souples, grâce à leur capacité à épouser des cavités de formes irrégulières, sont devenues la norme pour les poupées connectées, les peluches et les pendentifs interactifs. Parallèlement, les batteries lithium-ion cylindriques répondent aux exigences de décharge rapide des robots de grande taille et des kits programmables. La norme GB 31241.4-2026 (obligatoire à compter du 1er avril 2027), première norme nationale obligatoire au monde spécifiquement dédiée aux batteries au lithium utilisées dans les jouets, intègre le processus de sélection des batteries dès la phase de conception, et non plus seulement lors de l'approvisionnement et de la spécification. S'appuyant sur l'analyse de produits de grande consommation disponibles sur le marché, sur le texte de la norme nationale et sur l'expérience acquise sur les lignes de production, cet article expose la logique d'ingénierie et les stratégies de conformité qui sous-tendent cette approche technologique intégrée.

Description du calibre :Les « jouets à intelligence artificielle » mentionnés dans cet article désignent spécifiquement les jouets intelligents dotés de capacités d'interaction vocale et d'inférence dans le nuage (tels que les poupées de compagnie à intelligence artificielle, les pendentifs parlants et les robots éducatifs), par opposition aux jouets audiovisuels à usage unique qui intègrent simplement des puces d'enregistrement et de lecture. La connectivité continue, l'activation vocale et les besoins en énergie pulsée des premiers nécessitent l'utilisation de batteries lithium-ion rechargeables intégrées. Cet article se concentre sur la logique d'ingénierie et les exigences de conformité liées à cette solution d'alimentation principale.

I. Contexte du marché

De janvier à juillet 2026, les ventes en ligne de jouets intelligents en Chine ont progressé de 158,7 % en volume et de 72,7 % en chiffre d'affaires, par rapport à la même période de l'année précédente. Le prix unitaire moyen a quant à lui reculé de 33,3 %. Cette croissance s'explique principalement par le segment des prix inférieurs à 100 yuans : les ventes comprises entre 100 et 200 yuans ont représenté 39,5 % du total, tandis que celles comprises entre 0 et 100 yuans en ont constitué 23,7 %. Les ventes dans la tranche de prix de 300 à 500 yuans ont quant à elles bondi de 332,1 % sur un an, faisant de ce segment celui qui a connu la plus forte croissance sur le segment moyen de gamme.

La baisse des prix n'a pas modifié l'approche en matière d'alimentation : tous les produits fabriqués en série, quel que soit leur prix, continuent d'utiliser des batteries au lithium intégrées. Les différences résident dans la capacité – les mini-pendentifs disposent généralement de batteries de 400 à 800 mAh, les poupées standard d'environ 1 000 à 1 800 mAh et les grands robots de plus de 2 000 mAh – et dans leur compatibilité avec la charge rapide, plutôt que dans un débat sur les différentes technologies chimiques. En effet, les piles jetables (au carbone ou alcalines) ne sont pas recyclables, présentent une résistance interne relativement élevée et ne peuvent intégrer de circuits intégrés de protection, ce qui les rend inadaptées aux variations de charge générées par la commande vocale et les haut-parleurs/servomoteurs. Par ailleurs, les micro-batteries, dont la capacité est trop faible, ne sont tout simplement pas envisagées comme sources d'alimentation principales pour les jouets dotés d'intelligence artificielle.

II. État en temps réel des batteries dans les produits fabriqués en série

Les spécifications du produit, accessibles au public, combinées aux mesures de démontage, ont confirmé l'évaluation selon laquelle l'appareil est doté d'une conception « lithium-ion à rail unique intégré ».

Le démontage a également révélé que les cellules de batterie au lithium utilisées par BubblePal sont de type :KM 652828(La batterie souple a des dimensions codées d'environ 6,5×28×28 mm et est équipée d'un circuit intégré de protection comportant une sérigraphie AB324 et un MOSFET 8205A, formant un circuit de protection complet contre la surcharge/la décharge excessive/la surintensité.Cette structure PACK « cellule souple + carte de protection » est une configuration typique des systèmes d'alimentation pour jouets IA.

III. Deux formes et sélection de batteries au lithium intégrées

Les batteries au lithium intégrées aux jouets dotés d'intelligence artificielle sont classées en deux catégories selon leur conditionnement ; d'un point de vue technique, le choix entre elles se fait en équilibrant l'espace disponible et les exigences de décharge.

 Principes de sélectionPour des applications exigeant des cavités fines, des formes non standard et une conception légère, les batteries souples polymères constituent la seule solution viable. Cependant, lorsque l'espace est suffisant et que des courants élevés et soutenus, supérieurs à 15C, sont nécessaires (par exemple, pour les systèmes multimoteurs ou les véhicules à roues), les batteries cylindriques au lithium offrent un meilleur rapport coût-performance. Sur le marché, les petits appareils compagnons dotés d'intelligence artificielle utilisent généralement des batteries souples monocellulaires de 3,7 V, avec des capacités courantes allant de 300 à 2 000 mAh. Les modèles équipés de roues, de reconnaissance par caméra ou de recharge automatique peuvent quant à eux utiliser des batteries multicellulaires fonctionnant à 7,4 V ou 11,1 V.

Système de tensionLes petits dispositifs compagnons fonctionnent généralement sous 3,7 V (à quelques exceptions près, à 3,8 V/3,85 V, comme la pile au cobalt de 3,85 V utilisée dans BubblePal) ; les modèles multicellulaires fonctionnent généralement sous 7,4 V ou 11,1 V. Lors de la conception de ces dispositifs, il est essentiel d'adapter les exigences d'alimentation à la plage de tension de fonctionnement du SoC et du servomoteur, afin d'éviter les réinitialisations dues aux basses tensions qui pourraient interrompre la communication.

IV. Reconstruction de la charge : Pourquoi les jouets IA doivent utiliser des batteries au lithium

Après l'intégration, dans les jouets dotés d'IA, de l'activation vocale, de l'inférence et du retour d'information basés sur le cloud, de la fonctionnalité de maintien de connexion BLE/Wi-Fi, des effets lumineux émotionnels et des servomoteurs miniatures, la structure de charge subit trois types de changements, rendant difficile pour les piles jetables de répondre aux exigences.

• Courant de fond constantLe réseau de microphones et la fonction de maintien de connexion sans fil entraînent une consommation d'énergie en veille non nulle, ce qui nécessite la viabilité économique de sources d'alimentation rechargeables capables de centaines de cycles de charge-décharge.
• Amplification de crête d'impulsionAu moment précis où le klaxon est activé et que le servomoteur démarre, la surtension peut être de 3 à 10 fois supérieure à la valeur moyenne ; les cellules de la batterie doivent donc avoir une faible résistance interne et une capacité de décharge à taux élevé.
• La fenêtre de tension s'est réduiteLes systèmes sur puce (SoC) et les capteurs vocaux sont sensibles aux chutes de tension ; les réinitialisations à basse tension peuvent interrompre directement la conversation, une plateforme de décharge stable est donc nécessaire.

Les spécifications divulguées publiquement indiquent qu'une batterie de 720 mAh peut durer environ 4 à 6 heures en fonctionnement continu à pleine charge, et avec une utilisation mixte (y compris le mode veille intelligent), elle peut fournir une autonomie en veille allant jusqu'à 4 à 7 jours.Augmenter la capacité de la batterie ne résout pas à lui seul le problème de l'expérience utilisateur ; la gestion de l'efficacité énergétique au niveau du système et la conception du circuit d'alimentation sont essentielles.

V. GB 31241.4-2026 : Six actions préalables à la conception

La norme GB 31241.4-2026, « Sécurité des batteries et blocs-batteries lithium-ion pour équipements électroniques et électriques – Partie 4 : Jouets », est la première norme nationale obligatoire au monde spécifiquement conçue pour les batteries au lithium utilisées dans les jouets. Elle entrera en vigueur le 1er avril 2027 et couvre les cas d’utilisation impliquant des enfants de 0 à 14 ans.Ne convient pas aux piles utilisées dans les montres pour enfants.Son principal impact sur l'usine de jouets est le suivant : le prix des batteries ne sera plus fixé par le service des achats en fonction du nombre d'éléments ; il sera désormais défini conjointement avec les fournisseurs d'alimentation dès la phase de conception. Concrètement, les six étapes de conception suivantes doivent être réalisées au préalable :

1. Cavité réservéePour les batteries souples polymères, un espace de sécurité de 1,5 à 2 mm doit être prévu pour la couche d'amortissement. Pour les batteries cylindriques rigides, cet espace peut être réduit à 0,5–1 mm ; toutefois, la batterie ne doit pas être remplie à ras bord.
2. Définition de l'interfaceL'interface de charge et les protocoles de communication (tels que SOC sur SMBus/I²C) sont verrouillés pendant la phase EVT afin d'éviter toute reprise pendant la phase DVT.
3. Protection contre la déglutitionLe bloc-batterie remplaçable doit réussir le test de résistance à l'ingestion pour éviter que les enfants ne l'avalent accidentellement ; le boîtier intégré du bloc-batterie doit satisfaire aux exigences correspondantes en matière de tests de résistance aux mauvais traitements.
4. Conditions de travail abusivesLes échantillons de test soumis à la pénétration d'aiguille, à l'immersion, à la précipitation de lithium, à la surcharge, au court-circuit et à la compression doivent être soumis lors du deuxième cycle d'EVT, plutôt que d'attendre la phase de certification avant la production en série.
5. Gestion thermiqueLes modèles équipés de moteurs ou de servomoteurs doivent subir des simulations d'élévation de température à pleine charge pour garantir que la température de surface du PACK ne dépasse pas la limite spécifiée et doivent être configurés avec une protection contre la surchauffe de charge/décharge.
6. Lien d'authentificationLes documents de certification tels que UN38.3, GB 31241.4-2026, EN 62133-2 et IEC 62115 doivent être inclus dans les étapes clés du projet, plutôt que d'être soumis comme documentation supplémentaire ultérieurement.

Les nouveaux points de test clés ajoutés à la norme comprennent l'acupuncture, le test de déglutition, l'immersion, la détection de la présence de lithium et la protection contre les variations de température lors de la charge et de la décharge. De plus, la batterie doit également réussir des tests de sécurité électrique tels que la surcharge, la décharge excessive, la surintensité, le court-circuit et la surchauffe.Les cellules de batterie brutes ne doivent jamais être installées directement dans les jouets pour enfants finis ; les blocs-batteries doivent intégrer une protection BMS à cinq couches.

6. Principales différences entre les systèmes de gestion de batterie (BMS) des jouets IA et des téléphones portables/ordinateurs portables

 contrainte triple étroiteL’espace, le coût et la sécurité sont les principales différences qui distinguent les alimentations pour jouets IA des composants électroniques grand public. Côté fonctionnalité, le respect de cinq mesures de protection essentielles est crucial ; côté structure, l’élimination des systèmes de surveillance redondants constitue le principal axe d’optimisation pour la personnalisation des alimentations.

7. Conception anti-compression des emballages souples en polymère pour peluches

Lorsque des enfants pressent, jettent ou s'assoient sur des peluches, celles-ci peuvent se déformer localement de 30 à 50 %. Les cellules souples des batteries sont particulièrement sensibles aux contraintes mécaniques. En pratique, on exige au moins trois couches de protection :

• couche tampon d'étanchéité des bordsUne couche supplémentaire de 0,3 à 0,5 mm de mousse ou de silicone est ajoutée à la face extérieure du joint en film aluminium-plastique pour absorber les contraintes de cisaillement.
• Cadre de support rigidePlacez une fine feuille de PP ou de PET entre le PACK et le coton de rembourrage de la poupée pour transformer la « charge ponctuelle » en « charge de surface ».
• cavité à déformation redondanteUn espace de 2 à 3 mm est réservé entre le PACK et la coque extérieure rigide, permettant au sac souple de se gonfler légèrement sans être comprimé.

La conception peut également être améliorée grâce àProtection à plusieurs niveaux(Double arrêt matériel et logiciel) etespace de réserve d'expansion du gazLe boîtier est conçu pour prévenir toute rupture en cas de surcharge, de court-circuit ou de choc thermique. Sa large plage de températures de fonctionnement (de -40 °C à 85 °C) assure également la compatibilité avec les boîtiers de jouets scellés.

8. Facteur de correction technique pour l'estimation de la portée

Capacité nominale ≠ Autonomie de la batterie ; les facteurs de correction suivants s’appliquent aux solutions de batteries lithium-ion rechargeables intégrées :

• Durée théorique × 0,7–0,8 = Autonomie de la batterie en situation réelle interactive (y compris l’activation vocale + haut-parleur + charge d’éclairage intermittente).
• Pour les modèles équipés de moteurs/direction, la réserve de capacité est augmentée de 30 % supplémentaires.
• Autonomie en veille ≠ Autonomie de la batterie : Le mode veille consomme très peu d’énergie, permettant à l’appareil de rester actif plusieurs jours sans problème. L’autonomie de la batterie, quant à elle, correspond à une utilisation continue, durant laquelle la consommation d’énergie est rapide. Ces deux indicateurs doivent être clairement désignés par les termes « Durée en veille » et « Durée d’utilisation continue », respectivement, afin d’éviter d’induire les consommateurs en erreur avec des affirmations telles que « veille ultra longue ».

Prenons l'exemple d'une batterie de 1500 mAh : sa durée d'utilisation théorique est d'environ 12 heures, tandis que la durée réelle pour des appels continus est d'environ 9 heures ; c'est précisément là que le facteur de correction technique prend tout son sens.

9. Avis de l'industrie

Sur le marché des jouets dotés d'intelligence artificielle, la concurrence se concentre en apparence sur la propriété intellectuelle, la qualité sonore et le coût d'utilisation des modèles. En réalité, un facteur clé de compétitivité réside dans la capacité du système d'alimentation à offrir un équilibre optimal entre sécurité, coût et expérience, dans la gamme de prix correspondante.La ligne a convergé vers un système à voie unique doté d'une batterie au lithium intégrée.Observable au cours des 24 prochains mois :

• Emballage souple de formes irrégulières + micro BMS standardiséAvec le volume croissant de poupées IA, les emballages souples et fins et les petits panneaux de protection à cinq couches évoluent vers une modularité accrue.
• Exploration en amont des systèmes de gestion de bâtiments intelligentsLes modèles de milieu et haut de gamme transmettent les informations SOC/SOH via SMBus/I²C pour permettre l'affichage du niveau de batterie et la gestion de son état.
• Adoption généralisée de la recharge rapide et de la gestion thermiqueLa charge rapide de type C — et même la charge sans fil (comme on le voit sur certains chiens robots) — est devenue la norme pour les appareils de milieu de gamme, et la protection contre la surchauffe pendant la charge est devenue un élément de conception essentiel.
• Intégration en aval de la chaîne d'approvisionnementLes fabricants de batteries passent de la phase DVT à la phase ID, où le poids de la personnalisation des PACKs dépasse le prix unitaire des cellules individuelles, faisant des capacités de conformité un avantage concurrentiel essentiel.

Foire aux questions (FAQ)

Q1 : Quelle est la principale source d’énergie des jouets dotés d’intelligence artificielle ? Utiliseront-ils des piles jetables ou des piles miniatures ?

Les jouets d'IA grand public disponibles sur le marché reposent tous surBatterie lithium-ion rechargeable intégréeConcernant l'alimentation principale : les petites poupées et les pendentifs interactifs utilisent généralement des batteries polymères souples, tandis que les robots plus grands fonctionnent avec des batteries lithium-ion cylindriques (18650/21700) ou des blocs-batteries. En effet, les interactions basées sur l'IA impliquent des états de veille constants ainsi que des charges vocales et motrices, exigeant des sources d'énergie à faible résistance interne, longue durée de vie et haute densité énergétique. Ni les piles jetables ni les piles miniatures ne répondent à ces exigences en termes de capacité et de performance de décharge. Les « jouets IA » dont il est question dans cet article désignent spécifiquement les produits dotés de capacités d'interaction vocale et d'inférence dans le cloud ; pour ces appareils, l'alimentation principale est assurée par une batterie lithium-ion intégrée.

Q2 : Quelles sont les implications pratiques de la norme GB 31241.4-2026 pour la conception des usines de jouets ?

L'impact le plus direct est l'interdiction d'intégrer directement des cellules de batterie nues dans les jouets finis. Cette exigence deviendra obligatoire à compter du 1er avril 2027. Du point de vue de l'ingénierie, six actions clés doivent être entreprises lors de la phase d'identification : la pré-réservation des cavités, la définition des interfaces, l'intégration de dispositifs anti-ingestion, la réalisation de tests de résistance, la mise en œuvre de mesures de gestion thermique et l'établissement de procédures de certification. Les fabricants de batteries doivent participer aux processus de définition conjoints dès la phase de test en conditions réelles (EVT). De plus, de nouveaux tests critiques ont été introduits, notamment le test de pénétration à l'aiguille, la mesure des dimensions en cas d'ingestion, le test d'immersion, le test de précipitation du lithium et le test de protection thermique lors des cycles de charge/décharge.

Q3 : Quelle est la différence entre un BMS pour jouet IA et un BMS pour téléphone portable ?

Les principales différences résident dans trois contraintes majeures : l’espace (cavités de forme irrégulière), le coût (pour certains modèles de milieu et haut de gamme, le coût de la nomenclature peut représenter 15 à 18 %) et la sécurité (notamment les risques d’ingestion, d’écrasement et d’accumulation de salive chez l’enfant). Sur le plan fonctionnel, il offre cinq protections essentielles (surcharge, décharge excessive, surintensité, court-circuit et surchauffe), tout en éliminant les systèmes de surveillance redondants afin de réduire les coûts.

Q4 : Comment éviter que la batterie souple à l'intérieur des peluches ne soit écrasée ?

En pratique, on compte au moins trois couches de protection : une couche d'étanchéité et d'amortissement (mousse de 0,3 à 0,5 mm pour absorber les contraintes de cisaillement), une structure de support rigide (plaques minces en PP/PET qui convertissent les charges ponctuelles en charges de surface) et une cavité de redondance de déformation (un espace de 2 à 3 mm réservé entre le PACK et le boîtier extérieur pour permettre un léger gonflement).

Q5 : Pourquoi la plage indiquée est-elle si différente de la plage réelle ?

La capacité nominale étant basée sur des conditions de fonctionnement idéales, l'utilisation réelle inclut des pics de consommation, des réveils intermittents et les effets combinés des moteurs et de l'éclairage. Un coefficient de correction technique compris entre 0,7 et 0,8 est recommandé ; pour les modèles équipés de moteurs, ce coefficient doit être majoré de 30 %. Par ailleurs, il est essentiel de distinguer la durée en veille de la durée d'utilisation continue, deux notions à ne pas confondre.

Source de données

[1] Sandalwood Zitan Insights : « Les jouets IA entrent dans la période d’adoption et de mise à l’échelle généralisées », 27 août 2026 (volume des ventes, chiffre d’affaires, prix moyen et données par segment de prix).

[2] Le site officiel du produit innovant BubblePal et un examen de démontage et de test en conditions réelles par I Love Audio Network (y compris les spécifications de la batterie, la conception de la carte de protection et les tests de durée de vie réelle de la batterie).

[3] Spécifications du produit du robot compagnon bionique Ecovacs Mao Tuan'er AI (batterie au lithium, 4000 mAh, charge rapide, charge sans fil).

[4] Informations de publication du Comité national d’administration de la normalisation GB 31241.4-2026 (publié le 31 mars 2026 ; obligatoire à partir du 1er avril 2027).

[5] Interprétation des nouveaux éléments de test et des exigences d’étiquetage dans la norme GB 31241.4-2026.

[6] Les données relatives à l'expérience technique proviennent des pratiques de production en série des lignes de production de batteries lithium-ion cylindriques et de cellules polymères à poche de Changhong Energy, et ont été compilées publiquement par l'équipe technique de l'entreprise. Les performances réelles des batteries produites en série ont été validées par des analyses et des tests réalisés par des organismes tiers tels que PKNERGY et I Love Audio Network ; toutefois, ces résultats ne reflètent pas la position commerciale de l'organisation à laquelle l'auteur est affilié.

Clause de non-responsabilité

Cet article, élaboré à partir de données de suivi du commerce électronique accessibles au public, de normes nationales, de spécifications de produits publiées et de pratiques de production, vise à fournir aux professionnels du secteur des informations sur les tendances technologiques. Toutes les données tierces citées sont correctement référencées ; les valeurs exactes sont celles publiées par les sources originales. Les informations relatives aux dates d’application et aux exigences techniques des normes nationales proviennent des textes officiels publiés par le Comité national d’administration de la normalisation et le ministère de l’Industrie et des Technologies de l’information. Le contenu de cet article ne constitue pas un outil d’évaluation de la conformité ; il est donc conseillé aux lecteurs de vérifier les données pertinentes avant de prendre leurs décisions commerciales. N’hésitez pas à nous signaler toute erreur.