Chráněné vs. nechráněné baterie 18650

Chráněné a nechráněné baterie 18650 jsou navrženy pro různé typy aplikací. Chráněná baterie 18650 obsahuje malý ochranný obvod, obvykle připojený k článku. Nechráněná baterie 18650 nezahrnuje ochranu na úrovni článků a bezpečnostní kontrola se musí spoléhat na zařízení nebo baterii.

Chráněné články jsou často vhodné pro samostatná jednočlánková zařízení, kde mohou uživatelé vyjmout a vyměnit baterii. Nechráněné články se častěji používají jako součásti v profesionálně navržených bateriových sadách s vhodným PCM nebo BMS.

Lepší možnost závisí na aplikaci. Před výběrem chráněné nebo nechráněné baterie 18650 je třeba zvážit konfiguraci článků, aktuální poptávku, dostupný prostor, design nabíječky, architekturu BMS a uživatelský přístup.

Chráněné vs. nechráněné baterie 18650: Rychlé srovnání

Ochranný obvod může snížit určitá rizika, ale nezajistí bezpečnost poškozeného článku ani nenahradí kompatibilní nabíječku.

Co je chráněná baterie 18650?

Chráněná baterie 18650 je cylindrický článek s přídavným ochranným obvodem. Obvod se běžně nazývá ochranná deska, ochranná deska PCB nebo PCM.

Obvod je obvykle instalován blízko jednoho konce článku a připojen ke kladnému a zápornému pólu. Sleduje stav baterie a odpojí elektrickou cestu, když je detekován přednastavený poruchový stav.

Jak funguje ochranný obvod?

Ochranný obvod obecně používá ochranný IC a MOSFET spínače k ​​monitorování článku. Když článek pracuje v povoleném rozsahu, proud může normálně téct. Když je detekován nebezpečný stav, MOSFETy mohou přerušit nabíjení nebo vybíjení.

V závislosti na konstrukci může chráněná baterie 18650 poskytovat ochranu proti:

• Přebíjení

• Nadměrné vybíjení

• Nadměrný nabíjecí proud

• Nadměrný vybíjecí proud

• Zkraty

• Některé podmínky obráceného připojení

• Podmínky přehřátí, když je zahrnuto snímání teploty

Přesné ochranné funkce se u jednotlivých modelů liší. Limit nadproudu obvodu, prahové hodnoty napětí, doba zpoždění a metoda obnovy by měly být potvrzeny ze specifikace produktu.

Jaké jsou výhody chráněných baterií 18650?

Chráněné články jsou vhodné, když se baterie používá jako vyjímatelný zdroj energie. Buňka obsahuje základní vrstvu ochrany, aniž by konstruktér zařízení vyžadoval přidání každé ochranné funkce samostatně.

Mezi potenciální výhody patří:

• Snazší integrace do jednoduchých jednočlánkových zařízení

• Dodatečná ochrana při náhodném zkratu

• Nižší riziko nadměrného vybití

• Pohodlnější manipulace pro náhradní aplikace

• Menší závislost na uživateli, který zvolí správné nastavení správy baterie

Chráněný článek však stále potřebuje vhodnou nabíječku a kompatibilní zařízení. Ochranný obvod je bezpečnostní mechanismus, nikoli kompletní nabíjecí systém.

Jaká jsou omezení chráněných buněk?

Přídavný obvod může ovlivnit fyzikální a elektrické vlastnosti článku.

Mezi běžná omezení patří:

• Zvětšená celková délka

• Trochu větší průměr

• Přidaná váha

• Dodatečný elektrický odpor

• Nižší proudový limit než základní článek

• Možné vypnutí ochrany při vysokém spouštěcím proudu

• Omezená kompatibilita s těsně nasazenými přihrádkami na baterie

Svítilna nebo přenosný produkt navržený pro standardní článek 18650 nemusí přijmout chráněnou verzi. Před použitím je třeba zkontrolovat délku baterie, konstrukci kladného pólu a požadavky na proud. Další délka, průměr, styl svorek a vůle zařízení jsou zahrnuty v Rozměry baterie 18650 a průvodce montáží zařízení.

Co je nechráněná baterie 18650?

Nechráněná baterie 18650 je článek bez připojeného ochranného obvodu. Někdy je popisován jako holá buňka, ačkoli buňka má stále svůj normální vnější obal a izolační obal.

Samotný článek aktivně neodpojuje obvod, když je přebitý, přebitý, zkratovaný nebo vystavený nadměrnému proudu. Tyto funkce musí zajišťovat zařízení, ochranná deska nebo systém řízení baterie.

Proč se v bateriových sadách používají nechráněné články?

Nechráněné články jsou široce používány v konstruovaných bateriových sadách, protože poskytují větší flexibilitu při navrhování baterií.

Mohou nabídnout:

• Standardní rozměry

• Nižší hmotnost

• Méně složek uvnitř každé buněčné skupiny

• Lepší využití dostupného prostoru

• Větší flexibilita pro sériové a paralelní konfigurace

• Vyšší proudová kapacita na úrovni systému při spojení se správným článkem a BMS

Baterie může obsahovat několik nechráněných článků zapojených sériově a paralelně. BMS na úrovni balení monitoruje skupiny článků a řídí cestu nabíjení a vybíjení.

S nechráněnými články se proto běžně zachází jako se součástmi bateriového systému spíše než s kompletními uživateli vyměnitelnými bateriemi.

Jaká jsou rizika nechráněných buněk?

Nechráněný článek se může stát nebezpečným, pokud je nabíjen, skladován nebo používán mimo své specifikace.

Mezi důležitá rizika patří:

• Přebíjení

• Nadměrný výtok

• Zkraty

• Nadměrný proud

• Nesprávná polarita

• Nekompatibilní nabíječky

• Špatná izolace

• Buněčná nerovnováha ve vícebuněčném balení

• Náhodný kontakt s kovovými předměty

Uvolněný nechráněný článek by se neměl nosit společně s klíči, mincemi, nástroji nebo jinými vodivými předměty. Také by neměl být připojen přímo ke generickému napájecímu adaptéru nebo improvizovanému nabíjecímu obvodu. Uvolněné články také potřebují ochranu během skladování, zejména před kontaktem s kovem, teplem a vlhkostí; bezpečné úložiště baterie 18650 tyto podmínky pokrývá.

Ochranný obvod vs. BMS

Chráněné články 18650 a baterie s BMS poskytují ochranu, ale nejedná se o stejný typ systému.

Jednočlánkový ochranný obvod nebo PCM

Ochranný obvod se běžně používá pro jeden článek nebo jednoduchý 1S akumulátor.

Jeho hlavní funkce mohou zahrnovat:

• Sledování napětí jednoho článku

• Odpojení článku při přebíjení

• Odpojení článku při nadměrném vybití

• Přerušení nadměrného nabíjecího nebo vybíjecího proudu

• Ochrana proti zkratu

Jednoduchý ochranný obvod obvykle nesleduje jednotlivě několik sériově zapojených článků. Obvykle také neposkytuje pokročilou komunikaci, odhad stavu nabití nebo vyvážení na úrovni systému.

Systém správy baterií pro vícečlánkové sady

BMS je navržen pro kompletní sadu baterií, zejména pokud jsou články zapojeny do série.

BMS může monitorovat:

• Napětí každé skupiny série

• Balící proud

• Teplota baterie

• Podmínky přebití a nadměrného vybití

• Nadproud nabíjení a vybíjení

• Podmínky zkratu

• Buněčná nerovnováha

• Komunikace a provozní stav

Některé návrhy BMS také poskytují vyvažování, datovou komunikaci, funkce palivoměru nebo záznamy událostí.

Konfigurace napětí a architektura ochrany spolu souvisí, ale popisují různá návrhová rozhodnutí. The Průvodce napětím baterie 18650 definuje nominální hodnoty, hodnoty plného nabití a mezní hodnoty, kterým se musí návrh ochrany přizpůsobit.

Chráněné případy použití baterií 18650

Samostatná jednobuňková zařízení

Chráněné články mohou být vhodné pro zařízení, která používají jednu vyjímatelnou baterii a neobsahují kompletní externí ochranný systém.

Mezi potenciální aplikace patří:

• Baterky

• Přenosné ventilátory

• Malá elektronická zařízení

• Ruční měřicí přístroje

• Jednoduché spotřební zboží

• Jednočlánkové zařízení s vyjímatelnými bateriemi

Zařízení musí stále podporovat fyzickou velikost a aktuální požadavky chráněné buňky.

Produkty, kde uživatelé manipulují s baterií

Správa chráněného článku může být snazší, když se od uživatelů očekává vyjmutí, výměna, přeprava nebo nabíjení baterie.

Ochranný obvod může snížit následky některých běžných chyb, ale neodstraní nutnost správné manipulace. Baterie musí být stále chráněna před vodou, rozdrcením, přehřátím a nekompatibilním nabíjecím zařízením.

Nízko až střední proudové aplikace

Chráněné články jsou často praktickou volbou pro aplikace, kde je proudový požadavek v rámci limitu ochranné desky.

U zařízení s vyšším proudem může ochranná deska odpojit článek během startu nebo špičkového zatížení. Specifikace trvalého a špičkového proudu musí být proto porovnány se skutečným zatížením zařízení.

Když chráněné buňky nemusí být vhodné

Chráněná buňka nemusí být vhodná, když:

• Prostor pro baterie má velmi omezený prostor

• Zařízení vyžaduje vysoký startovací proud

• Během normálního provozu může dojít k vypnutí ochranné desky

• Několik článků musí být zapojeno do série

• Sada potřebuje pokročilé vyvažování buněk

• Baterie vyžaduje přizpůsobený externí BMS

Nechráněné případy použití baterie 18650

Vícečlánkové OEM baterie

Nechráněné články se běžně používají v bateriových sadách 2S, 3S a vyšších řad.

V této struktuře:

• Buňky jsou vybrány a spárovány před sestavením

• BMS se volí podle počtu sérií

• Každá skupina série je sledována

• Nabíječka je sladěna s kompletním balením

• Je přidána izolace a mechanická podpora

• Hotové balení je testováno jako jeden systém

Tento přístup se vyhýbá instalaci samostatné ochranné desky na každý článek a poskytuje konstruktérovi větší kontrolu nad kompletní architekturou baterie.

Vysokoproudé baterie

Nechráněné články mohou být preferovány pro vysokoproudé aplikace, když je vybraný článek navržen pro požadovanou zátěž.

Mezi možné aplikace patří:

• Průmyslové ruční zařízení

• Robotika

• Elektrické nářadí

• Drony

• Přenosná zařízení s vysokým vybíjením

• Zařízení poháněné motorem

• Vlastní baterie

Absence ochranné desky na úrovni článku automaticky neznamená, že článek zvládne vysoký proud. Skutečný výkon závisí na:

• Buněčný model

• Maximální trvalý vybíjecí proud

• Špičkový proud

• Vnitřní odpor

• Teplota buňky

• Aktuální hodnocení BMS

• Provedení přípojnice nebo niklové lišty

• Velikost konektoru a vodiče

• Podmínky chlazení

Výběr vysokoproudé sady by měl také porovnávat trvalý proud, špičkový proud, pokles napětí a tepelné limity, jak je uvedeno v jak vybrat baterii 18650 s vysokou spotřebou.

Konstrukce kompaktních bateriových sad

Nechráněné články se často snáze používají, když je prostor omezený, protože obecně zůstávají blíže standardním rozměrům 18650.

Mohou být uspořádány do kompaktního balení s:

• Vlastní sériové a paralelní konfigurace

• Specializovaný BMS

• Integrované teplotní senzory

• Vlastní konektory

• Izolované držáky článků nebo konstrukční podpěry

• Účelová skříň

Menší formát buněk nesnižuje potřebu ochrany. Zvyšuje důležitost správného mechanického a elektrického návrhu.

Chráněné vs. nechráněné baterie 18650: Které byste si měli vybrat?

Vyberte chráněnou buňku, když:

• Zařízení využívá jednu vyjímatelnou buňku.

• Výrobek nemá ověřený externí ochranný obvod.

• Uživatel může s buňkou pracovat přímo.

• Provozní proud je v mezích ochranného obvodu.

• Článek pasuje do prostoru pro baterie.

• Nabíjecí systém podporuje chemii článků.

Vyberte nechráněnou buňku, když:

• Články budou sestaveny do profesionálně navržené bateriové sady.

• V balení je integrován vhodný BMS.

• Konstrukce vyžaduje vysoký proud nebo kompaktní rozměry.

• Více buněk musí být spárováno a spravováno jako jeden systém.

• Balíček bude svařen, izolován, uzavřen a testován kvalifikovaným personálem.

Úvahy o designu pro baterie 18650

Spojte buňky před montáží

Nemíchejte buňky s různými:

• Značky

• Modelky

• Kapacity

• Vnitřní odpory

• Věk

• Historie nabíjení

• Charakteristiky výboje

Články spojené ve stejném balení by měly být sladěny tak těsně, jak je to praktické. Špatné přizpůsobení může zvýšit nerovnováhu, snížit použitelnou kapacitu a klást větší tlak na BMS. Praktický proces porovnávání kapacity, vnitřního odporu, napětí, stáří a konzistence šarže je pokryt článek odpovídající baterii 18650.

Vyberte BMS podle balíčku

BMS by se měl shodovat:

• Počet buněk v sérii

• Trvalý vybíjecí proud

• Špičkový vybíjecí proud

• Nabíjecí proud

• Buněčná chemie

• Požadavky na vyvažování

• Požadavky na sledování teploty

• Požadavky na komunikaci

• Ochranné prahy

BMS navržený pro 3S Li-ion pack by neměl být používán jako generické řešení pro jiný počet sérií nebo chemii. U vícečlánkových sad musí být počet BMS série, jmenovitý proud, prahové hodnoty ochrany a funkce vyvážení vybrány jako jeden návrh; tyto požadavky jsou zahrnuty v Design BMS pro baterii 18650.

Zajistěte mechanickou a elektrickou ochranu

Baterie by měla obsahovat vhodné:

• Držáky článků nebo konstrukční podpěry

• Izolační papír

• Kladné izolační kroužky

• Niklové proužky nebo schválené propojovací prvky

• Ochrana vodičů a konektorů

• Odolnost proti vibracím

• Prevence zkratu

• Ochrana krytu

• Ochrana proti přepólování v případě potřeby

Buňky by se neměly o sebe třít nebo se volně pohybovat uvnitř krytu.

Přiřaďte nabíječku ke kompletnímu balení

Nabíječka musí odpovídat složení baterie, počtu sérií, nabíjecímu napětí a nabíjecímu proudu.

BMS poskytuje ochranu a monitorování, ale nenahrazuje vhodnou nabíječku. Nabíječka musí stále odpovídat složení balení, počtu sérií, nabíjecímu napětí a proudu; a bezpečný průvodce nabíjením 18650 podrobně popisuje nabíjecí kroky a načasování.

Běžné chyby při používání chráněných a nechráněných baterií 18650

Za předpokladu, že každá chráněná buňka má stejnou ochranu

Ochranné desky se liší proudovými limity, prahovými hodnotami napětí, rozměry a chováním při obnově poruchy.

Výběr chráněného článku bez kontroly jeho rozměrů

Přídavný obvod může způsobit, že článek bude příliš dlouhý pro bateriový prostor nebo nevhodný pro držák baterie.

Připojení nechráněné buňky přímo k zařízení

Nechráněný článek by měl být používán pouze v systému s vhodnou ochranou proti nabíjení, vybíjení a zkratu.

Míchání chráněných a nechráněných buněk

Nekombinujte dva typy ve stejné baterii. Jejich rozměry, odpor, proudové chování a ochranné charakteristiky se mohou lišit.

Obcházení BMS

Vynecháním BMS lze odstranit ochranu proti přebití, nadměrnému vybití, nadproudu a teplotě. Jakákoli porucha BMS by měla být prošetřena spíše než obejití.

Výběr buněk pouze podle kapacity

Vyšší kapacita automaticky nečiní článek vhodný pro danou aplikaci. Proudová kapacita, vnitřní odpor, tepelný výkon, rozměry a kompatibilita BMS jsou stejně důležité. Kapacita a vnitřní odpor by měly být ověřeny prostřednictvím Kapacita baterie a zdravotní testy 18650 spíše než odvozené ze samotného štítku kapacity.

Za předpokladu, že 'Chráněno' znamená zcela bezpečné

Chráněný článek může být stále poškozen nárazem, teplem, vodou, nesprávným nabíjením nebo nesprávným skladováním. Ochranný obvod snižuje určitá elektrická rizika, ale nemůže opravit každý mechanický problém nebo problém na úrovni systému.

Časté otázky o chráněných a nechráněných bateriích 18650

Jsou chráněné baterie 18650 bezpečnější?

Chráněné články poskytují dodatečnou ochranu proti podmínkám, jako je přebití, nadměrné vybití, nadměrný proud a zkraty. Obecně se snáze spravují ve vhodných jednočlánkových aplikacích, ale stále vyžadují kompatibilní nabíječku a správně navržené vybavení.

Potřebují všechny baterie 18650 ochranný obvod?

Odpověď závisí na aplikaci. Jeden vyjímatelný článek může vyžadovat integrovaný ochranný obvod, pokud zařízení nemá žádnou externí ochranu. Vícečlánková baterie obvykle používá shodné články s BMS na úrovni sady.

Mají chráněné baterie 18650 BMS?

Většina chráněných jednočlánkových baterií 18650 používá spíše jednodušší ochranný obvod nebo PCM než kompletní vícečlánkový BMS. BMS normálně monitoruje a spravuje několik sériově zapojených buněk.

Mohu použít nechráněnou baterii 18650?

Můžete ji použít ve správně navrženém zařízení nebo baterii s vhodnou ochranou proti nabíjení, vybíjení, zkratu a teplotě. Nechráněný článek by neměl být používán jako uvolněná náhradní baterie bez ověření ochranného systému zařízení.

Lze chráněné baterie 18650 použít v sadě baterií?

Lze je použít pouze v případě, že jejich rozměry, proudové limity, ochranné chování a způsob připojení jsou kompatibilní s konstrukcí sady. Pro mnoho vlastních vícečlánkových balení jsou praktičtější spárované nechráněné články s jedním vhodným BMS.

Jsou nechráněné baterie 18650 lepší pro aplikace s vysokým proudem?

Mohou být vhodnější pro vysokonapěťové baterie, protože neexistuje žádná samostatná deska ochrany článků omezující proudovou cestu. Skutečná proudová kapacita však stále závisí na modelu článku, BMS, propojení, kabeláži, konektorech a tepelném provedení.

Jsou chráněné baterie 18650 delší?

Mnoho chráněných článků je delších než standardní nechráněné články kvůli přidanému ochrannému obvodu a obalu. Přesné rozměry se liší podle modelu a měly by být před integrací zkontrolovány.

Mohu nabíjet chráněnou baterii 18650 pomocí jakékoli nabíječky 18650?

Ne. Nabíječka musí odpovídat složení baterie, nabíjecímu napětí a povolenému nabíjecímu proudu. Ochranný obvod nenahrazuje řízený proces nabíjení nabíječky.

Mohu smíchat chráněné a nechráněné buňky?

To se nedoporučuje. Články mohou mít různé délky, elektrický odpor, proudové limity a poruchové chování. Neměly by být kombinovány ve stejném balení bez konkrétního technického důvodu a procesu ověření.

Vlastní design 18650 baterie s integrovanou ochranou

U komerčních produktů by měl být výběr mezi chráněnými a nechráněnými články proveden společně s BMS, nabíječkou, krytem a provozními podmínkami.

ZERNE může podporovat projekty zahrnující:

• Výběr buňky

• Sériová a paralelní konfigurace

• Kapacita a aktuální plánování

• Výběr BMS nebo PCM

• Design rozhraní nabíjení

• Přizpůsobení konektoru a kabelu

• Porovnávání buněk

• Mechanická izolace

• Sestava baterie

• Vývoj vzorku

• Testování nabíjení a vybíjení

• Certifikace a přepravní dokumentace

Pro kompletní řešení balení prozkoumejte ZERNE's Kapacita baterie 18650 nebo vlastní řešení baterií 18650 a LiPo.

Závěr

Chráněné a nechráněné baterie 18650 slouží k různým účelům.

Chráněný článek 18650 je obvykle vhodnější pro samostatné aplikace s jednou buňkou, protože obsahuje základní ochranu na úrovni buňky. Nechráněný článek je často vhodnější pro profesionálně navrženou baterii, kde BMS řídí celý systém.

Správná volba závisí na struktuře zařízení, aktuálních požadavcích, dostupném prostoru, systému nabíjení, uživatelském přístupu a architektuře ochrany. Výběr článku by proto měl být proveden společně s BMS, nabíječkou, propojením, krytem a požadovaným testováním bezpečnosti.