PCM vs BMS LiPo-akuille: mitä suojausjärjestelmää laitteesi tarvitsee?

Li-polymeeriakku tarvitsee muutakin kuin sopivan jännitteen ja kapasiteetin. Sen suojausjärjestelmän tulee myös vastata solukemiaa, sarjalukua, kuormitusvirtaa, lataustapaa, käyttölämpötilaa ja isäntälaitteen vaatimia tietoja.

Akun teknisissä tiedoissa esiintyy usein kaksi termiä: PCM eli Protection Circuit Module ja BMS tai Battery Management System.

PCM keskittyy yleensä olennaiseen vikasuojaukseen, kuten ylilataukseen, ylipurkaukseen, ylivirtaan ja oikosulkusuojaukseen. BMS voi tarjota saman suojan samalla kun se lisää toimintoja, kuten soluryhmän valvontaa, tasapainotusta, latauksen estimointia, tiedon kirjaamista ja viestintää.

Tämä ero on hyödyllinen, mutta se ei ole ehdoton. Kehittynyt yksisoluinen pakkaus saattaa tarvita BMS:n, kun taas monikennokokoonpano voi käyttää suhteellisen yksinkertaista suojalevyä. Toimittajat voivat myös käyttää PCM:ää, PCB:tä, suojalevyä ja BMS:ää eri tavalla.

Oikea valinta riippuu siis laitteesi tarvitsemista toiminnoista – ei vain siitä, mitä piiriä kutsutaan.

Tässä oppaassa verrataan PCM- ja BMS-toimintoja, selitetään, milloin kukin lähestymistapa voi olla sopiva, ja tarjoaa käytännön prosessin litiumpolymeeriakun suojauksen määrittämiseen.

Key Takeaways

• PCM on ensisijaisesti suunniteltu irrottamaan akku määriteltyjen sähkövikojen aikana.

• BMS yleensä yhdistää suojauksen laajempiin valvonta-, estimointi-, tasapainotus-, ohjaus- tai viestintätoimintoihin.

• PCM ja BMS eivät ole yleisesti standardoituja tuoteluokkia.

• Piirin todellinen spesifikaatio on tärkeämpi kuin piirustukseen tai lainaukseen painettu nimi.

• Yksikennoinen paketti saattaa silti tarvita BMS:n, kun laite vaatii tarkkaa akun prosenttiosuutta, todennusta, diagnostiikkaa tai tiedonsiirtoa.

• Monisarjapaketti vaatii yksittäisen sarjaryhmän valvonnan, vaikka sen suojakorttia kutsutaan PCM:ksi.

• Kennojen tasapainotus koskee sarjaan kytkettyjä jänniteryhmiä, ei tavanomaista 1S-pakettia.

• PCM:ää tai BMS:ää ei pitäisi automaattisesti käsitellä akkulaturina.

• Ylivirtalaukaisuarvot eivät ole samoja kuin turvalliset jatkuvan virran arvot.

• Korkeajännitteiset kennot vaativat suojaus- ja latauskynnykset, jotka vastaavat niiden todellista kemiaa.

• Lämpötilasuojaus on olemassa vain, kun vaadittu anturi, kynnysarvot ja ohjauspolku ovat mukana.

• Koko, valmiustilavirta, hinta, nykyinen kapasiteetti ja viestintävaatimukset tulee arvioida yhdessä.

• Pakkaustason ja laitetason testaus vaaditaan ennen kuin suojaussuunnitelma hyväksytään tuotantoon.

Mikä on PCM LiPo-akussa?

PCM tulee sanoista Protection Circuit Module . Sitä kuvataan myös yleisesti suojalevyksi tai suojapiirilevyksi.

Tyypillinen PCM sisältää suojapiirin, lataus- ja purkaus-MOSFETit, vastukset, kondensaattorit ja johtavat polut akkuvirran kuljettamiseen. Suunnittelusta riippuen se voi sisältää myös virrantunnistuselementin, sulakkeen, NTC-liitännän tai muita komponentteja.

Sen päätarkoitus on estää kennoa tai pakkausta jäämästä tiettyihin epänormaaleihin sähköolosuhteisiin.

Yleiset PCM-toiminnot

Perus-PCM voi tarjota:

• Ylilatausjännitesuoja

• Ylipurkausjännitteen suojaus

• Purkauksen ylivirtasuoja

• Latausylivirtasuoja

• Oikosulkusuojaus

• Lataa ja pura MOSFET-ohjaus

• Palautuminen vikatilanteen jälkeen

Lisätoimintoja voivat olla:

• Lämpötilan tunnistus

• Toissijainen ylijännitesuoja

• Lämpösulake

• Pakkauksen tunnistus

• Viivästynyt vian havaitseminen

• Erilliset lataus- ja purkuohjauspolut

Kaikki suojausmoduulit eivät sisällä kaikkia näitä toimintoja. Esimerkiksi akussa voi olla NTC-johto, jonka laturi tai isäntälaite lukee itse PCM:n sijaan.

Mitä perus-PCM ei yleensä tarjoa

Perinteinen suojausmoduuli ei tavallisesti tarjoa edistyneitä toimintoja, kuten:

• Tarkka lataustilan raportointi

• Terveydentilaarvio

• Jaksojen laskenta

• Jäljellä olevan suoritusajan ennuste

• Tapahtuma- tai vikakirjaus

• Solujen tasapainotuksen ohjaus

• Digitaalinen viestintä

• Akun todennus

• Kentällä konfiguroitava laiteohjelmisto

• Yksityiskohtaiset diagnostiset tiedot

Nämä toiminnot vaativat lisämittauspiirejä, algoritmeja, muistia tai tietoliikennerajapintoja.

PCM voi siis suojata akkua kertomatta laitteelle, kuinka paljon käytettävissä olevaa energiaa on jäljellä tai miksi edellinen sammutus tapahtui.

Mikä on BMS?

BMS tulee sanoista Battery Management System . Se viittaa laajempaan akun valvonta-, suojaus-, ohjaus- ja tiedonhallintatoimintojen yhdistelmään.

BMS voidaan toteuttaa käyttämällä dedikoitua akun hallintapiiriä, polttoainemittarin IC:tä, mikro-ohjainta, virta- ja lämpötilaantureita, tasapainotuspiirejä, MOSFETejä, muistia ja tietoliikennekomponentteja. Tarkka arkkitehtuuri riippuu solujen määrästä ja laitevaatimuksista.

ZERNEn oppaassa selitetään näiden toimintojen laajempi esittely kuinka akunhallintajärjestelmä valvoo ja suojaa akkua.

Yleiset BMS-toiminnot

Suunnittelusta riippuen BMS voi tarjota:

• Kennojen tai sarjaryhmien jännitteenvalvonta

• Pakkausjännitteen valvonta

• Lataus- ja purkausvirran mittaus

• Lämpötilan seuranta

• Ylilataus- ja ylipurkaussuoja

• Ylivirta- ja oikosulkusuojaus

• Passiivinen tai aktiivinen solujen tasapainotus

• Latauksen arvio

• Terveydentilaarvio

• Jäljellä olevan kapasiteetin laskenta

• Jaksojen laskenta

• Vika- ja tapahtumaloki

• Akun todennus

• Lataus- ja purkuohjaus

• Yhteys isäntälaitteen tai laturin kanssa

• Konfiguroitavat suojakynnykset

• Unen, valmiustilan ja herätyksen hallinta

BMS ei automaattisesti sisällä kaikkia tämän luettelon toimintoja. Jotkut järjestelmät tarjoavat suojan ja tasapainotuksen, mutta eivät polttoainemittaria. Toiset tarjoavat tarkkoja tietoja lataustilasta, mutta luottavat erilliseen suojaukseen toissijaisena turvakerroksena.

Tarvittavat toiminnot on mainittava selkeästi akun teknisissä tiedoissa.

PCM vs BMS: tärkein ero

Käytännön ero on laajuus.

PCM kysyy ensisijaisesti:

Onko akku joutunut määriteltyyn sähkövikatilaan ja pitäisikö lataus tai purkaus irrottaa?

BMS voi myös kysyä:

Mitä pakkauksen sisällä tapahtuu, kuinka paljon energiaa on jäljellä, miten solut vanhenevat ja mitä tietoa tai toimintaa laite vaatii?

Tämä ei tarkoita, että PCM olisi vaarallinen tai että BMS on aina parempi. Hyvin suunniteltu PCM voi olla täysin sopiva kompaktille 1S-tuotteelle, jolla on yksinkertaiset käyttövaatimukset. Tarpeettoman monimutkainen hallintajärjestelmä voi lisätä kustannuksia, piiripinta-alaa, kehitysaikaa, valmiustilan kulutusta ja ohjelmistojen integrointityötä ilman, että käyttäjäkokemus paranee.

Tavoitteena on valita yksinkertaisin arkkitehtuuri, joka täyttää kaikki sähkö-, turvallisuus-, diagnostiikka- ja tuotevaatimukset sopivalla suunnittelumarginaalilla.

PCM vs BMS vertailu

Tämä taulukko kuvaa yleistä alan käytäntöä yleisen nimeämisstandardin sijaan. Tuote, jossa on merkintä 'BMS', voi tarjota vain peruskatkossuojauksen, kun taas edistynyt kortti, jossa on merkintä 'PCM', voi sisältää lämpötilan valvonnan tai tasapainotuksen.

Vertaa aina toiminnallisia eritelmiä, piirin arvoja ja testivaatimuksia.

Kuinka PCM- ja BMS-suojaustoiminnot toimivat

PCM- ja BMS-malleilla voi olla useita ydinsuojaustoimintoja. Suurin ero on siinä, kuinka paljon he valvovat ja mitä he tekevät kerätyillä tiedoilla.

Ylilataussuoja

Ylilataussuoja valvoo, ylittääkö kenno tai sarjaryhmä määritetyn jännitekynnyksen latauksen aikana.

Jos kynnys ylittyy määritetyn viiveajan ajaksi, suojapiiri voi sammuttaa lataus-MOSFETin ja keskeyttää latauksen.

On syytä erottaa kolme arvoa:

• Normaali laturin päätejännite

• Suojaustunnistusjännite

• Suojauksen palautusjännite

Ylilatausrajaa ei tule käyttää normaalina lataustavoitteena. Se on vikaraja, joka on tarkoitettu reagoimaan, kun normaali latauksen säätö on epäonnistunut tai epänormaali tila on tapahtunut.

Esimerkiksi perinteinen 4,2 V kenno ja 4,35 V tai 4,4 V:n suurjännitekenno vaativat erilaisia ​​lataus- ja suojaparametreja. Tuote, joka käyttää korkeajännitteisten litiumpolymeeriakkujen on käytettävä valittuun kennoon sovitettuja kynnysarvoja yleisen litiumakun suojalevyn sijaan.

Ylipurkaussuojaus

Ylipurkaussuoja katkaisee kuorman, kun valvottu jännite laskee määritellyn rajan alapuolelle.

Tämä toiminto auttaa estämään kennoa jäämästä liiallisen purkauksen alle. Normaalin laitteen sammutuksen tulisi kuitenkin yleensä tapahtua ennen kuin suojapiiri saavuttaa hätäkatkaisukynnyksen.

Jos laite toimii rutiininomaisesti, kunnes PCM tai BMS irrottaa akun, akussa voi esiintyä:

• Laitteen äkillinen sammutus

• Lyhentynyt käyttösyklin käyttöikä

• Toistuva pienjännitejännitys

• Uudelleenkäynnistysvaikeuksia kuormituksen alaisena

• Epätarkka akun prosenttiosuusraportointi

• Palautusongelmia, kun kennojännite on hyvin alhainen

Isäntälaitteen alijännitestrategia ja suojakynnys tulisi siksi koordinoida.

Ylivirtasuojaus

Ylivirtasuoja reagoi, kun lataus- tai purkausvirta ylittää määritellyn havaintotason tietyn ajan.

Asetuksen tulee ottaa huomioon kelvolliset lataustapahtumat, kuten:

• Prosessorin käynnistys

• Radiolähetys murtuu

• Moottorin käynnistys

• Moottoripysähdys

• Pumpun aktivointi

• Lämmittimen syöttö

• Kondensaattorin lataus

• LED- tai näytön käynnistys

• Väliaikainen huipputeho

Liian matala kynnys voi aiheuttaa häiritseviä sammutuksia. Liian korkea kynnys ei ehkä pysty suojaamaan solua, MOSFETejä, liitäntöjä, johtoa tai liitintä riittävästi.

Akun kapasiteetin ja purkautumiskyvyn välistä suhdetta käsitellään tarkemmin oppaassa LiPo-akun C-luokitus.

Oikosulkusuojaus

Oikosulkusuojaus reagoi erittäin korkeaan virraan tai nopeaan jännitteen muutokseen, joka vastaa matalan resistanssin vikaa.

Sen toiminta riippuu enemmän kuin nykyisestä arvosta. Asiaankuuluvia suunnitteluparametreja ovat:

• Havaitsemismenetelmä

• Havaintokynnys

• Vastauksen viive

• MOSFET-kytkentäaika

• Virtatien vastus

• Vikasilmukan induktanssi

• Palautusmenetelmä

• Liittimen käyttäytyminen

• Solun vikavirtaominaisuus

Tarra, jossa lukee 'oikosulkusuojaus' ei todista, että pakkaus toimii oikein kaikissa mahdollisissa ulkoisissa vioissa. Valmis kokoonpano vaatii vielä määritellyn vikatestauksen.

Lämpötilan suojaus

Lämpötilasuojaus voi käyttää yhtä tai useampaa NTC-termistoria, IC-lämpötila-anturia tai muita anturielementtejä.

Anturia voidaan valvoa seuraavilla tavoilla:

• Suojapiiri

• BMS

• Laturi

• Isäntälaite

• Useampi kuin yksi järjestelmä

Teknisten tietojen tulee määrittää, mikä järjestelmä lukee anturin ja mikä järjestelmä voi lopettaa lataamisen tai purkamisen.

Lämpötilarajat voivat vaihdella:

• Lataus

• Jatkuva purkautuminen

• Huippupurkaus

• Varastointi

• Toiminta matalassa lämpötilassa

• Käyttö korkeassa lämpötilassa

NTC-johdolla varustetussa akussa ei ole automaattisesti automaattista lämpötilakatkaisua. NTC voi antaa tietoja vain toiselle rekisterinpitäjälle.

Solujen tasapainotus

Tasapainotus rajoittaa sarjaan kytkettyjen ryhmien välisiä jännite-eroja.

Peruspassiivinen tasapainotuspiiri poistaa pienen määrän varausta korkeamman jännitteen ryhmästä latauksen aikana. Edistyneemmät järjestelmät voivat ohjata tasapainotusta jännitteen, lataustilan, lämpötilan tai käyttötilan mukaan.

Tasapainotusta ei tarvita sarjaryhmien välillä perinteisessä 1S-paketissa, koska on olemassa vain yksi jänniteryhmä. 1S2P-pakettia käsitellään myös yhtenä jänniteryhmänä, vaikka sen rinnakkaiset kennot on silti sovitettava tiiviisti yhteen.

Tasapainotusta ei voi korjata:

• Vaurioitunut solu

• Vakava kapasiteetin menetys

• Korkea itsepurkaus

• Huono hitsaus

• Tärkeimmät vastuserot

• Virheellinen pakkauskokoonpano

• Sopimaton laturi

Toistuvasti merkittävää epätasapainoa kehittävä paketti vaatii pikemminkin tutkimusta kuin korkeampaa balansointivirtaa.

PCM on yleensä sopiva, kun…

PCM voi olla sopiva, kun tuotteella on suhteellisen yksinkertaiset akkuvaatimukset.

Tyypillisiä ehtoja ovat:

• Pakkauksessa on yksi sarjajänniteryhmä

• Laite ei vaadi tarkkaa akun prosenttiosuuden raportointia

• Digitaalista viestintää ei tarvita

• Isäntäjärjestelmä hallitsee jo käyttöliittymää ja normaalia sammutusta

• Perusjännite-, virta- ja oikosulkusuojaus riittävät

• Lämpötilaa valvoo laturi tai isäntälaite

• Piirin koko on erittäin rajoitettu

• Erittäin alhainen valmiustilan kulutus on tärkeää

• Akkua ei ole tarkoitettu tarjoamaan huolto- tai diagnostiikkatietoja

• Suojakynnykset voivat pysyä kiinteinä

• Kuormaprofiili on ennakoitavissa ja se on validoitu

Mahdollisia sovelluksia ovat kompaktit anturit, perusseurantalaitteet, yksinkertaiset valaistustuotteet, pieni kulutuselektroniikka ja muut laitteet, jotka tarvitsevat luotettavan vikakatkaisun ilman älykkäitä akkutoimintoja.

Sana 'yksinkertainen' viittaa hallintavaatimuksiin, ei sovelluksen tärkeyteen. Pieni laite voi silti vaatia kehittynyttä valvontaa, jos vikojen havaitseminen, tarkat ajonaikaiset tiedot tai jäljitettävyys ovat tärkeitä.

BMS on yleensä suositeltava, kun…

Laajempi hallintajärjestelmä voi olla sopiva, kun laite vaatii peruskatkossuojauksen lisäksi toimintoja.

Yleisiä syitä ovat:

• Paketti sisältää useita sarjaan kytkettyjä ryhmiä

• Yksittäisten ryhmien jännitteitä on tarkkailtava

• Solujen tasapainotus vaaditaan

• Laite näyttää tarkan akun prosenttiosuuden

• Jäljellä oleva käyttöaika on arvioitava

• Isäntälaite tarvitsee akun jännite-, virta- tai lämpötilatietoja

• Pakkauksen tulee ilmoittaa viat

• Kiertoluku tai terveydentila vaaditaan

• Akun todennus tarvitaan

• Latausjärjestelmä kommunikoi pakkauksen kanssa

• Suojausasetusten on oltava määritettävissä

• Sovellus käyttää kentällä vaihdettavaa älyakkua

• Paketti tukee useita toimintatiloja

• Tuote vaatii huoltodiagnostiikkaa tai tapahtumatietueita

• Laitteessa on vaihteleva tai vaativa kuormitusprofiili

• Järjestelmän on sovitettava akun käyttäytyminen yhteen muiden alijärjestelmien kanssa

Nämä vaatimukset esiintyvät usein kämmenpäätelaitteissa, lääketieteellisessä elektroniikassa, robotiikassa, teollisuusinstrumenteissa, kannettavissa testauslaitteissa, viestintälaitteissa ja yhdistetyissä tuotteissa.

Tarvitseeko jokainen 1S LiPo -akku vain PCM:n?

Ei.

1S-pakkauksessa on vain yksi sarjajänniteryhmä, joten sitä ei tarvitse tasapainottaa sarjaan kytkettyjen kennojen välillä. Tämä vähentää piirin monimutkaisuutta, mutta se ei poista hallintatoimintojen tarvetta.

Yksikennoinen akku saattaa silti tarvita BMS- tai älykkään akkupiirin, kun laite vaatii:

• Tarkka lataustilan raportointi

• Jäljellä olevan suoritusajan arvio

• Virran mittaus

• Jaksojen laskenta

• Terveydentilan seuranta

• Vikahistoria

• Akun todennus

• Digitaalinen viestintä

• Konfiguroitava suojaus

• Useita lämpötilamittauksia

Esimerkiksi yhdistetty lääketieteellinen laite ja yksinkertainen LED-tuote voivat molemmat käyttää 3,7 V pussikennoa. Niiden akkujännite voi olla sama, mutta niiden valvonta-, diagnostiikka- ja luotettavuusvaatimukset ovat hyvin erilaisia.

Pelkästään sarjamäärän ei pitäisi määrittää suojausarkkitehtuuria.

Tarvitseeko jokainen monisarjapaketti BMS:n?

Monisarja-akku vaatii suojauksen, joka valvoo jokaista sarjaan kytkettyä jänniteryhmää. Pelkän paketin kokonaisjännitteen valvonta ei riitä.

Esimerkiksi 2S-paketti, jonka kokonaisjännite on 8,0 V, voi sisältää:

• Kaksi ryhmää 4,0 V:lla

• Yksi ryhmä 4,15 V ja yksi 3,85 V

• Yksi ryhmä 4,25 V ja yksi 3,75 V

Sama kokonaisjännite voi piilottaa ryhmän, joka on ylittänyt sallitun rajansa.

Suhteellisen yksinkertainen monikennoinen suojakortti voi tarjota yksilöllisen jännitteen havaitsemisen ilman viestintää, polttoaineen mittausta tai kehittynyttä diagnostiikkaa. Jotkut toimittajat kutsuvat tätä piiriä monisoluiseksi PCM:ksi, kun taas toiset kutsuvat sitä perus BMS:ksi.

Olennaiset vaatimukset ovat, että se:

• Vastaa tarkkaa sarjamäärää

• Valvoo jokaista sarjaryhmää

• Käyttää oikeita jännitekynnyksiä

• Tukee tarvittavaa virtaa

• Reagoi epätasapainoon oikein

• Tarjoaa tasapainotuksen, jos suunnittelu sitä vaatii

• Yhteensopiva laturin ja kennokemian kanssa

• Sillä on sopiva lämpötila ja vikakäyttäytyminen

Toiminnallinen erittely on tärkeämpää kuin se, käytetäänkö tarjouksessa PCM:tä vai BMS:ää.

Esimerkkejä laitteista: PCM tai BMS?

Nämä ovat lähtökohtia, eivät lopullisia määräyksiä. Laitteen riskinarviointi, käyttöprofiili, sovellettavat standardit, laturin arkkitehtuuri ja pakkauksen rakenne voivat muuttaa valintaa.

Kuinka valita PCM:n ja BMS:n välillä

1. Vahvista kennojen kemian ja jännitteen rajat

Asiakirja:

• Solukemia

• Nimellisjännite

• Suurin latausjännite

• Suositeltu purkausraja

• Sarjaryhmien lukumäärä

• Rinnakkaissolujen lukumäärä ryhmää kohden

• Latausvirran raja

• Jatkuva purkautumiskyky

• Huippupurkauskyky

• Sallittu lämpötila-alue

Älä valitse suojalevyä pelkästään merkinnästä '3,7 V akku'. Kennoissa, joilla on samanlaiset nimellisjännitteet, voidaan käyttää erilaisia ​​enimmäislatausrajoja.

2. Määritä laitteen latausprofiili

Mittaa tai arvioi:

• Univirta

• Valmiustilavirta

• Tyypillinen virta

• Suurin jatkuva virta

• Huippuvirta

• Huipun kesto

• Käynnistysvirta

• Moottorin pysähdysvirta

• Toistuva pulssivirta

• Vikavirta

• Latausvirta

Lyhyet kuormituspulssit voivat vaikuttaa suojan valintaan, vaikka keskimääräinen virta on pieni.

Esimerkiksi langaton seurantalaite voi viettää suurimman osan ajastaan ​​virransäästötilassa ja sitten ottaa lyhyen virtapulssin tiedonsiirron aikana. PCM:n tai BMS:n on sallittava kelvollinen pulssi ilman liiallista jännitehäviötä tai häiriökatkaisua.

3. Päätä, mitä laitteen on tiedettävä

Kysy, tarvitseeko isäntälaite vain virtaa vai myös akkutietoja.

Mahdollisia tietovaatimuksia ovat:

• Pakkausjännite

• Yksittäisen ryhmän jännite

• Nykyinen

• Lämpötila

• lataustila

• Jäljellä oleva kapasiteetti

• Jäljellä oleva suoritusaika

• terveydentila

• Kierrosluku

• Vikakoodi

• Akun tunniste

• Valmistustiedot

Jos laite tarvitsee vain heikon akun varoituksen, isäntä-ADC saattaa riittää. Jos sen on näytettävä luotettava akun prosenttiosuus vaihtelevilla kuormituksilla ja lämpötiloilla, polttoainemittaritoiminto voi olla tarpeen.

4. Selvitä, tarvitaanko viestintää

Älykäs BMS voi kommunikoida seuraavien kautta:

• I²C

• SMBus

• UART

• VOI

• RS-485

• Oma yksijohdinliitäntä

• Toinen tuotekohtainen protokolla

Liitännästä on sovittava ajoissa, koska se vaikuttaa akun liittimeen, pintojen määrään, isäntäohjelmistoon, testausprosessiin ja vaihtostrategiaan.

Pelkkä protokollan nimi ei riitä. Laitetiimin ja akun toimittajan tulee myös määritellä:

• Tietokentät

• Osoittaminen

• Päivitysnopeus

• Herätyskäyttäytyminen

• Virheiden käsittely

• Komentooikeudet

• Laiteohjelmiston omistus

• Yhteensopivuus versioiden välillä

5. Määritä lämpötila-anturivastuu

Määritä:

• Lämpötila-anturien lukumäärä

• Anturin tyyppi ja vastus

• Anturin sijainti

• Latauslämpötilan rajat

• Purkauslämpötilan rajat

• Palautumislämpötilat

• Mikä ohjain lukee jokaisen anturin

• Mikä ohjain voi lopettaa lataamisen

• Mikä ohjain voi lopettaa purkamisen

Kompakti pakkaus voi käyttää yhtä NTC:tä lähellä solun runkoa. Suurempi tai korkeampivirtainen kokoonpano saattaa tarvita erillisiä antureita kennojen ja suojakomponenttien lähelle.

6. Arvioi sarjaryhmien seuranta ja tasapainotus

Määritä monisarjakokoonpanoissa:

• Valvottujen ryhmien määrä

• Jännitteen mittaustarkkuus

• Ylilataus- ja ylipurkausrajat

• Havaintoviive

• Toipumiskäyttäytyminen

• Sallittu ryhmäjännite-ero

• Tasapainotettu käynnistysjännite

• Tasapainotusvirta

• Tasapainotusolosuhteet

• Vika, kun tunnistusjohto on irti

Tasapainotus tulee valita solujen konsistenssin, sarjamäärän, lataustavan, odotetun vanhenemisen ja käyttöprofiilin mukaan.

7. Tarkista todellinen virtapolku

Älä valitse lautaa vain sen ilmoitetun virran perusteella.

Käytettävä virta riippuu:

• MOSFET-vastus

• MOSFETien lukumäärä ja järjestely

• PCB kuparin paksuus

• Virta-aistin vastus

• Kielekkeen ja hitsin kestävyys

• Langan mitta ja pituus

• Liittimen vastus

• Jäähdytysolosuhteet

• Kotelon lämpötila

• Huipun kesto

• Suojauksen ajoitus

Suojalevy, joka on kuvattu nimellä '10 A', ei välttämättä pysty kuljettamaan 10 A jatkuvasti suljetun kompaktin laitteen sisällä ilman liiallista lämpötilan nousua.

Nykyinen luokitus on vahvistettava tarkoitetussa pakkauksessa ja kotelossa.

8. Harkitse valmiustilaa

Sekä PCM- että BMS-piirit kuluttavat energiaa.

Tämä tulee erityisen tärkeäksi seuraavissa:

• Pienitehoiset kennot

• Pitkään säilyvät tuotteet

• Seurantalaitteet

• Kauko-anturit

• Hätälaitteet

• Tuotteet, joilla on pitkä toimitusaika

• Laitteet, jotka viettävät suurimman osan ajastaan ​​unessa

Älykäs hallintajärjestelmä voi tarjota vähän virtaa tai lähetystilaa, mutta sen toiminta on tarkistettava. Tärkeitä teknisiä tietoja ovat:

• Normaali käyttövirta

• Univirta

• Sammutusvirta

• Herätysmenetelmä

• Tallennustilan käyttäytyminen

• Toipuminen syvän unen jälkeen

Edistyksellinen piiri, joka tyhjentää akun varastoinnin aikana, voi olla vähemmän sopiva kuin yksinkertaisempi PCM, vaikka siinä olisi enemmän ominaisuuksia.

9. Yhdistä laturi täydelliseen pakkaukseen

Laturin tulee tarjota oikea latausprofiili, jänniteraja ja virran säätö valitulle kennokemialle ja kokoonpanolle.

PCM tai BMS on yleensä suojakerros, ei normaali lataussäädin.

Jotkut integroidut ratkaisut yhdistävät lataus- ja hallintatoiminnot, mutta tämä täytyy varmistaa varsinaisesta suunnittelusta. Toimittajan ei pitäisi olettaa, että kortti ohjaa latausta vain siksi, että sitä kutsutaan BMS:ksi.

Vahvistaa:

• Laturin lähtöjännite

• Latausvirta-alue

• Veloituksen lopetustapa

• Lämpötilan säätö

• Esilatauskäyttäytyminen

• Latauskynnys

• Viestintävaatimukset

• Käyttäytyminen suojakatkon jälkeen

• Yhteensopivuus isäntävirtapolun kanssa

10. Määritä vika- ja palautuskäyttäytyminen

Suojaus ei ole vain sitä, kun akku irtoaa. Laitetiimin on myös ymmärrettävä, mitä tapahtuu jälkeenpäin.

Määritellä:

• Ohjataanko lataus- ja purkausreittejä erikseen

• Tarvitaanko laturia palautukseen

• Onko kuorma poistettava

• Onko palautus automaattinen

• Onko pysyvä vika lukittu

• Saako isäntä vikakoodin

• Säilytetäänkö tallennetut tiedot

• Voiko käyttäjä käynnistää laitteen uudelleen

• Tarvitaanko palvelun väliintuloa

Odottamaton palautumiskäyttäytyminen voi aiheuttaa kenttävikoja, vaikka suojapiiri toimii oikein.

Miksi suojausnimi ei yksin riitä

Tarjous, jossa lukee vain 'mukana PCM' tai 'sisältää BMS:n', on epätäydellinen.

Toimittajan tulee tunnistaa vähintään:

• Tuettu kemia

• Sarjojen määrä

• Suurin latausjännite

• Ylilatauksen havaitsemis- ja palautusjännite

• Ylipurkauksen tunnistus ja palautusjännite

• Latauksen ylivirtakynnys

• Purkauksen ylivirtakynnys

• Oikosulkureaktio

• Jatkuvan virran ominaisuus

• Huippuvirran kyky ja kesto

• Lämpötilan valvontatoiminnot

• Solujen tasapainotustoiminnot

• Nykyinen kulutus

• Tiedonsiirtoliittymä

• Polttoainemittaritoiminto

• Liitin ja liitin

• Toipumiskäyttäytyminen

• Fyysiset mitat

Jos tarvitaan älykäs BMS, dokumentaatio voi vaatia myös:

• Viestintäprotokolla

• Rekisteröi kartta

• Asetustiedosto

• Laiteohjelmiston versio

• Lataustilan algoritmi

• Kalibrointiprosessi

• Todennusmenetelmä

• Tietojen säilyttämiskäyttäytyminen

• Päivitys- ja versioiden valvontamenettely

Taulukon nimi on vasta määrittelyn alku.

Yleisiä PCM- ja BMS-valintavirheitä

LiPo-akun valmistajalle toimitettavat tiedot

Täydellinen pyyntö antaa akun toimittajalle mahdollisuuden suositella laitteeseen perustuvaa PCM:ää tai BMS:ää yleisen kortin sijaan.

Akkuvaatimukset

• Nimellisjännite

• Suurin latausjännite

• Vaadittu kapasiteetti

• Sarja- ja rinnakkaiskokoonpano

• Edullinen solukemia

• Akun enimmäismitat

• Painorajoitus

• Odotettu syklin käyttöikä

• Käyttö- ja säilytyslämpötila

• Latausaikatavoite

Kuormavaatimukset

• Tyypillinen virta

• Suurin jatkuva virta

• Huippuvirta

• Huipun kesto

• Käynnistysvirta

• Moottoripysäytysvirta tai lämmittimen kytkentävirta

• Univirta

• Vaadittu suoritusaika

• Laitteen alijännitteen kynnys

Suojausvaatimukset

• Ylilataussuoja

• Ylipurkaussuoja

• Latausylivirtasuoja

• Purkauksen ylivirtasuoja

• Oikosulkusuojaus

• Lämpötilan tunnistus

• Toissijainen sulake tai suojakerros

• Solujen tasapainotus

• Vaadittu vianpalautuskäyttäytyminen

Älykkään akun vaatimukset

• Akun varaustason näyttö

• Latauksen tarkkuus

• Terveydentilaarvio

• Kierrosluku

• Jäljellä olevan suoritusajan laskenta

• Vian kirjaaminen

• Akun todennus

• Viestintäprotokolla

• Laiteohjelmisto- tai rekisterivaatimukset

Yhteysvaatimukset

• Liittimen valmistaja ja sarja

• Vastaliitin

• Pin-määrä

• Pinout

• Vastakkaisuus

• Johdon mittari

• Langan pituus

• NTC johto

• Tasapainojohto

• Tiedonsiirtojohdot

• Kaapelin ulostulosuunta

ZERNE:n Mukautetut Li-polymeeriakkuratkaisut voivat integroida kennojen valinnan, PCM- tai BMS-toiminnot, lämpötilan tunnistuksen, liittimet, johdotukset ja pakkausrakenteen OEM-laitteen sähköisten ja mekaanisten vaatimusten mukaisesti.

Valitun suojausjärjestelmän vahvistaminen

Valittu PCM tai BMS tulee arvioida ensin akun tasolla ja sitten lopullisen laitteen sisällä.

Asiaankuuluva vahvistus voi sisältää:

• Latauksen yhteensopivuus

• Täysi latausjännite

• Ylilatauksen tunnistus

• Ylipurkauksen tunnistus

• Jatkuva käyttö

• Huippuvirran vaste

• Käynnistyskäyttäytyminen

• Oikosulkureaktio

• MOSFET-lämpötilan nousu

• Liittimen lämpötilan nousu

• Jännitteen pudotus

• Lämpötila-anturin tarkkuus

• Käyttäytyminen matalassa ja korkeassa lämpötilassa

• Sarjaryhmäjännitteen mittaus

• Solujen tasapainotus

• Latauksen tarkkuus

• Viestinnän vakaus

• Uni- ja herätyskäyttäytyminen

• Toimitustilan virta

• Vian kirjaaminen

• Palautuminen suojakatkon jälkeen

• Toistuva lataus-purkaussykli

• Pitkäaikainen varastointi

• Laitteen sammutuskäyttäytyminen

Testauksessa tulee käyttää tuotantotarkoituksessa tarkoitettuja kennoja, liitäntöjä, johtoja, liittimiä, kotelon materiaaleja, laiteohjelmistoa ja laturin asetuksia.

Avopenkkivirtatestin läpäisevä akku voi käyttäytyä eri tavalla suljetussa laitteessa. Lämpöympäristö ja täydellinen virtatie voivat vaikuttaa jännitteen pudotukseen, MOSFET-lämpötilaan, virran jakamiseen ja katkaisukäyttäytymiseen.

The Li-polymeeriakun laadunvalvontajärjestelmä tarjoaa lisätietoja kennojen konsistenssista, prosessin valvonnasta, sähköisestä tarkastuksesta ja valmiiden akkujen hallinnasta.

Johtopäätös

PCM ja BMS voivat molemmat suojata LiPo-akkua, mutta ne on suunniteltu eritasoisille järjestelmävastuuille.

PCM tarjoaa yleensä olennaisen jännite-, virta- ja oikosulkusuojauksen kompaktissa, vähän monimutkaisessa piirissä. Se voi sopia, kun laitteella on ennustettava kuormitus, se ei vaadi yksityiskohtaisia ​​akkutietoja ja hoitaa normaalin latauksen ja sammutuksen järjestelmän muiden osien kautta.

BMS:stä tulee tärkeämpi, kun akun täytyy valvoa useita sarjaryhmiä, tasapainottaa soluja, arvioida jäljellä olevaa kapasiteettia, tallentaa vikoja, todentaa pakkaus tai kommunikoida isäntälaitteen kanssa.

Valinta ei saa perustua vain pakkauskoon, kapasiteetin tai sarjan määrään. Pieni yksisoluinen laite saattaa vaatia älykästä hallintaa, kun taas suurempi paketti tarvitsee vain hyvin määritellyn perussuojauksen. Samoin PCM- tai BMS-merkintä ei takaa tiettyjä lämpötila-, tasapainotus-, mittaus- tai viestintätoimintoja.

Lopullisen suojausmäärityksen tulee vastata kennokemiaa, kuormitusprofiilia, laturia, virtapolkua, käyttölämpötilaa, valmiustilan tavoitetta, laiteohjelmistoa ja odotettua vikakäyttäytymistä. Näiden vaatimusten vahvistaminen ennen näytteen tuotantoa auttaa estämään häiritseviä seisokkeja, epätarkkoja akkuraportteja, liiallista kuumenemista ja myöhäisen vaiheen tuotteen uudelleensuunnittelua.

Usein kysytyt kysymykset

Mikä on tärkein ero PCM:n ja BMS:n välillä?

PCM tarjoaa pääasiassa sähkövikasuojan, kun taas BMS voi yhdistää suojauksen valvontaan, tasapainotukseen, tilan estimointiin, diagnostiikkaan ja tiedonsiirtoon. Tarkat toiminnot vaihtelevat tuotteiden välillä, joten spesifikaatio on nimeä luotettavampi.

Tarvitseeko jokainen LiPo-akku PCM:n tai BMS:n?

Ladattava litiumpolymeeriakku vaatii asianmukaisen järjestelmätason suojausstrategian. Suojaus voidaan integroida akkuun, laitteeseen tai muuhun hyväksyttyyn piiriin tuotteen arkkitehtuurista riippuen. Kennoa ei saa käyttää ilman validoituja ylilataus-, ylipurkaus-, ylivirta-, oikosulku-, lataus- ja lämpösäätimiä.

Onko PCM sama kuin suojapiirilevy?

Termejä käytetään usein vaihtokelpoisina. PCB viittaa teknisesti itse piirilevyyn, kun taas PCM viittaa koko suojapiirimoduuliin. Kaupallisissa akkutarjouksissa toimittajat voivat kuitenkin käyttää PCM:ää, PCB:tä ja suojalevyä vastaaviin kokoonpanoihin.

Voiko PCM tasapainottaa soluja?

Jotkut monisolusuojausmoduulit sisältävät tasapainotuksen, mutta monet perus-PCM:t eivät. Jos tasapainotusta vaaditaan, sen käynnistysjännite, virta, tarkkuus ja toimintaolosuhteet on määriteltävä erikseen.

Voiko BMS ladata LiPo-akun?

Ei välttämättä. BMS voi valvoa tai ohjata, onko lataus sallittua, mutta yleensä erillinen laturi säätelee vaadittua virta- ja jänniteprofiilia. Jotkut integroidut piirit yhdistävät lataus- ja akunhallintatoiminnot, joten todellinen arkkitehtuuri on vahvistettava.

Tarvitseeko 1S LiPo -akku BMS:n?

1S-peruspaketti saattaa tarvita vain PCM:n, mutta BMS voi olla sopiva, jos laite vaatii tarkkaa lataustilan raportointia, virranmittausta, tiedonsiirtoa, autentikointia, vian kirjaamista tai muita älykkäitä toimintoja.

Tarvitseeko 2S akku 2S BMS:n?

Se tarvitsee suoja- ja valvontapiirin, joka on suunniteltu kahdelle sarjaan kytketylle jänniteryhmälle. Tuotetta voidaan kutsua 2S BMS:ksi tai 2S PCM:ksi, mutta sen on valvottava molempia ryhmiä ja täytettävä kemian, virran, latausjännitteen ja tasapainotusvaatimukset.

Onko BMS aina turvallisempi kuin PCM?

Ei. Turvallisuus riippuu täydellisestä suunnittelusta, komponenttien arvoista, suojausasetuksista, kennon laadusta, laturista, kaapeloinnista, liittimestä, mekaanisesta rakenteesta ja validoinnista. Oikein määritetty PCM voi olla sopivampi kuin huonosti sovitettu BMS.

Tarjoaako NTC itsestään lämpösuojaa?

Ei. NTC on lämpötilaa tunnistava komponentti. Laturin, isäntälaitteen, PCM:n tai BMS:n on luettava se ja ryhdyttävä tarvittaviin toimiin, kun lämpötila ylittää määritetyt rajat.

Kuinka minun pitäisi valita PCM:n tai BMS:n nykyinen luokitus?

Käytä laitteen suurinta jatkuvaa virtaa, huippuvirtaa, huipun kestoa, käynnistys- tai jumivirtaa, latausvirtaa ja käyttölämpötilaa. Tarkista myös MOSFET-häviöt, kortin asettelu, johto, liitin, jännitehäviö, tunnistuskynnykset ja lämpöteho.

Kumpi vaihtoehto kuluttaa vähemmän virtaa valmiustilassa?

Perus-PCM kuluttaa yleensä vähemmän virtaa kuin monipuolinen BMS, mutta todelliset arvot vaihtelevat huomattavasti. Vertaa käyttö-, lepotila-, sammutus- ja toimitustilan virtaa todellisten piirien spesifikaatioiden avulla.

Voidaanko PCM tai BMS räätälöidä OEM-laitteelle?

Kyllä. Suojakynnykset, sarjaluku, virtakyky, lämpötila-anturit, tasapainotus, tiedonsiirto, polttoaineen mittaus, liitin, liitin, johdon pituus, fyysiset mitat ja palautumiskäyttäytyminen voidaan suunnitella laitevaatimusten mukaan.