Kuinka suunnitella 18650-akku BMS:llä

18650-akun suunnittelu BMS:llä vaatii muutakin kuin useiden kennojen yhdistämisen. Pakkauksen tulee vastata laitteen jännitettä, kapasiteettia, virtaa, mittoja, lataustapaa, käyttölämpötilaa ja suojausvaatimuksia.

Luotettavassa suunnittelussa yhdistyvät oikein sovitetut kennot, oikea sarja-rinnakkaiskokoonpano, sopiva akunhallintajärjestelmä, kennotasapainotus, mekaaninen suojaus ja kontrolloitu validointitestaus.

Mikä on 18650-akku, jossa on BMS?

18650-akku valmistetaan yhdistämällä sylinterimäisiä 18650 litiumionikennoja sarjaan, rinnan tai molempien yhdistelmällä.

• Sarjakytkennät lisäävät jännitettä.

• Rinnakkaisliitännät lisäävät kapasiteettia ja virtakykyä.

• BMS valvoo ja suojaa akkua latauksen ja purkamisen aikana.

Esimerkiksi 3S2P-akkupakkaus sisältää kolme sarjaryhmää, joista jokaisessa ryhmässä on kaksi kennoa kytkettynä rinnakkain. Pakkaus sisältää yhteensä kuusi solua.

Oikein suunniteltu BMS voi tarjota:

• Kennojen ylilataussuoja

• Kennojen ylipurkaussuoja

• Ylivirtasuojaus

• Oikosulkusuojaus

• Ylikuumenemissuoja

• Alhaisen lämpötilan lataussuoja

• Kennojen jännitteen valvonta

• Solujen tasapainotus

• Tiedonsiirto- tai polttoainemittaritoiminnot

BMS ei ole laturi tai jännitteenmuunnin. Se ei voi korvata oikein suunniteltua laturia, sopivia kennoja, oikeaa johdotusta tai riittävää mekaanista suojausta.

1. Aloita laitevaatimuksista

Akun suunnittelun tulisi alkaa laitteesta eikä käytettävissä olevasta akkukennosta.

Ennen kuin valitset solun tai BMS:n, määritä:

• Vaadittu käyttöjännite

• Pienin ja maksimi tulojännite

• Haluttu käyttöaika

• Jatkuva virta

• Huippu- tai käynnistysvirta

• Latausvirta

• Käytettävissä oleva asennustila

• Liitin- ja kaapelivaatimukset

• Käyttölämpötila

• Odotettu syklin käyttöikä

• Viestintävaatimukset

• Sertifiointi- ja kuljetusvaatimukset

Määritä vaadittu jännitealue

Laite voi vaatia säädetyn 12 V:n ulostulon, 11,1 V:n nimellisakun tai laajemman tuloalueen. Nämä vaatimukset eivät ole keskenään vaihdettavissa.

Suunnittelussa tulee ottaa huomioon:

• Akun nimellisjännite

• Suurin latausjännite

• Minimi käyttöjännite

• BMS-ylijännitekatkaisu

• BMS:n alijännitteen katkaisu

• Jännitteen pudotus kuormituksen alaisena

• Minkä tahansa DC-DC-muuntimen jännitevaatimukset

Valittu sarjamäärä määrittää pakkauksen nimellis-, täyden lataus- ja katkaisujännitteen; the 18650 akkujänniteopas näyttää, kuinka nämä arvot muuttuvat yleisissä pakkauskokoonpanoissa.

Mittaa jatkuva ja huippuvirta

Laite voi kuluttaa vähän virtaa normaalin toiminnan aikana, mutta vaatii korkean virtapulssin, kun moottori, lähetin, pumppu tai langaton moduuli käynnistyy.

Suunnittelussa on erotettava toisistaan:

• Jatkuva käyttövirta

• Käynnistysvirta

• Lyhytaikainen huippuvirta

• Latausvirta

• Valmiustilavirta

• Keskimääräinen virta koko käyttöjakson aikana

BMS, joka tukee keskimääräistä virtaa, mutta ei pysty käsittelemään huippuvirtaa, voi irrottaa paketin käynnistyksen aikana.

Suuritehoiset laitteet voivat myös vaatia a purkautuva akku tavallisen energiakeskeisen 18650-kennon sijaan.

Tarkista vapaana oleva tila

Fyysisessä suunnittelussa tulisi ottaa huomioon enemmän kuin solujen halkaisija ja pituus. Sen tulee sisältää myös:

• Soluvälit

• Eristysmateriaalit

• Nikkeli- tai kuparikiskot

• BMS-levyn mitat

• Suojakomponentit

• Termistorit

• Kaapelit ja liittimet

• Kotelon seinät

• Kiinnityspisteet

• Lämmönpoistotila

Akulla voi olla oikeat sähköiset tiedot, mutta se ei silti mahdu laitteen sisään sen jälkeen, kun BMS, johdotukset ja eristys on lisätty.

2. Valitse ja yhdistä 18650-solut

Kennot tulee valita todellisen kuormitusprofiilin ja käyttöympäristön mukaan.

Tärkeitä teknisiä tietoja ovat:

• Solukemia

• Nimellisjännite

• Nimelliskapasiteetti

• Suurin jatkuva purkausvirta

• Pulssipurkauskyky

• Suositeltu latausvirta

• Käyttölämpötila-alue

• Kierto-elämän ehdot

• Suurin latausjännite

• Purkamisen katkaisuolosuhteet

• Solun mitat

• Sisäinen vastus

Solun valmistajan tietolomakkeen tulee olla etusijalla yleisiin online-spesifikaatioihin nähden. Kahdella 18650-kennolla voi olla sama fyysinen koko, mutta täysin erilainen kapasiteetti, purkauskyky ja latausrajat.

Älä sekoita vertaamattomia soluja

Samassa pakkauksessa käytetyillä soluilla tulee yleensä olla samat:

• Valmistaja

• Malli

• Kemia

• Nimelliskapasiteetti

• Tuotantoerä, mikäli mahdollista

• Ikä ja käyttöhistoria

Uusien ja käytettyjen kennojen, eri merkkien tai eri kapasiteettimallien sekoittaminen voi aiheuttaa jännitteen epätasapainoa ja epätasaista virranjakoa.

Heikompi kenno voi saavuttaa yli- tai alijännitekynnyksen ennen muita kennoja. BMS voi sitten irrottaa koko paketin, vaikka paketin kokonaisjännite näyttää hyväksyttävältä.

OEM-tuotannossa saapuvat solut tulee tarkistaa:

• Avoimen piirin jännite

• Kapasiteetti

• Sisäinen vastus

• Fyysinen vahinko

• Eristyksen kunto

• Erän johdonmukaisuus

Palautettuja tai vahvistamattomia kennoja ei saa käyttää kaupallisissa akuissa.

3. Määritä sarja- ja rinnakkaiskokoonpano

Sarja-rinnakkaiskonfiguraatio kirjoitetaan tavallisesti S ja P . S/P-merkintä määrittää, kuinka jännite, kapasiteetti ja virtakyky yhdistetään. Näitä suhteita havainnollistetaan yhteisillä sarja- ja rinnakkaisakkukokoonpanot 18650.

• S edustaa sarjaan kytkettyjen soluryhmien määrää.

• P edustaa rinnakkain kytkettyjen solujen määrää kussakin ryhmässä.

Perussuhteet ovat:

Pakkauksen nimellisjännite ≈ Sarjamäärä × Kennojen nimellisjännite Pakkauksen kapasiteetti ≈ Rinnakkaismäärä × Solun kapasiteetti Kennojen kokonaismäärä = Sarjojen määrä × Rinnakkaismäärä 

Virtakapasiteetti kasvaa myös rinnakkaislaskennan myötä, mutta todellinen tulos riippuu kennon purkausarvosta, BMS-luokittelusta, hitseistä, johtimista, liittimistä ja lämpöolosuhteista.

Yleiset 18650 Pack -kokoonpanot

Tarkka jännite riippuu kennon tietosivusta ja paketissa käytetystä latausjärjestelmästä.

Esimerkki: 3S2P-paketin suunnittelu

Oletetaan, että valitussa solussa 18650 on:

• Nimellisjännite: 3,6 V

• Kapasiteetti: 2,5 Ah

• Suurin jatkuva purkaus: 10 A

3S2P-paketti tarjoaa noin:

• Nimellisjännite: 10,8 V

• Kapasiteetti: 5 Ah

• Energia: noin 54 Wh

• Soluja yhteensä: 6

• Teoreettinen rinnakkaisvirtakyky: noin 20 A ennen kuin huomioidaan BMS, johdotukset, lämpötila ja turvamarginaalit

Jos kennon määritetty nimellisjännite on 3,7 V, pakettia kuvattaisiin yleensä 11,1 V:n nimellispakkaukseksi.

Tämän esimerkin BMS:n on oltava suunniteltu 3-sarjan solukokoonpanoa varten. 4S BMS ei sovellu vain siksi, että sillä on korkeampi jännite.

Ymmärrä sarjaryhmiä rinnakkaispaketissa

3S2P-paketissa BMS valvoo yleensä kolmea sarjaryhmää kuuden täysin itsenäisen kennojännitteen sijaan.

Jokaisen rinnakkaisen ryhmän kahdella kennolla on sama sähköjännite. BMS valvoo kunkin sarjaryhmän jännitettä ja tasapainottaa ryhmät latauksen aikana.

Tämä tekee solusovituksesta ja rinnakkaisten ryhmien rakentamisesta tärkeitä. Huono liitos, vaurioitunut kenno tai suurivastushitsaus yhden rinnakkaisryhmän sisällä voi aiheuttaa epätasaisen virran jakautumisen.

4. Laske kapasiteetti, energia ja käyttöaika

Kapasiteetti ilmaistaan ​​normaalisti ampeeritunteina, kun taas energia ilmaistaan ​​wattitunteina. 

Likimääräinen energialaskelma on:

Pakkauksen energia Wh ≈ Nimellisjännite × Kapasiteetti Ah 

Esimerkki 3S2P:

10,8 V × 5 Ah = noin 54 Wh 

Arvioitu käyttöaika voidaan sitten laskea seuraavasti:

Käyttöaika tunteina ≈ Käytettävä akun energia Wh ÷ Laitteen teho W 

Jos laite kuluttaa 10 W jatkuvasti:

54 Wh ÷ 10 W = noin 5,4 tuntia 

Käytännössä käyttöaika on pienempi seuraavista syistä:

• DC-DC-muuntimen häviöt

• BMS-rajat

• Jännitteen pudotus kuormituksen alaisena

• Solun lämpötila

• Ikääntyminen

• Korkea purkausnopeus

• Turvareservi

• Muutoksia laitteen virrankulutuksessa

Muuttuvan kuormituksen laitteissa keskimääräinen teho koko käyttöjakson aikana on hyödyllisempää kuin pelkkä enimmäisteho. Täydellisen arvion saamiseksi yhdistä nimellisjännite käytettävään energiaan, muunnostehokkuuteen, katkaisurajoihin, lämpötilaan ja todelliseen kuormitusprofiiliin. 18650 akun kapasiteetti ja käyttöaikalaskelmat.

The 18650-akkulaskin voi antaa alustavan arvion sarja-, rinnakkais-, akkujännitteestä, kapasiteetista, energiasta ja käyttöajasta.

5. Valitse oikea BMS

BMS tulee valita, kun sarja-rinnakkaiskonfiguraatio on määritetty.

BMS-eritelmän tulee vastata seuraavia parametreja.

Sarjojen määrä

BMS:n on vastattava sarjaryhmien määrää:

• 2S-paketti → 2S BMS

• 3S-paketti → 3S BMS

• 4S-paketti → 4S BMS

• 6S-paketti → 6S BMS

Sarjojen määrä on tärkeämpi kuin solujen kokonaismäärä. 3S2P-paketti vaatii edelleen 3S BMS:n.

Jatkuva ja huippuvirta

BMS:n jatkuvan purkausarvon tulee ylittää laitteen jatkuvan virran. Huippuluokituksen tulisi kattaa myös käynnistys- ja transienttivirta.

Suunnittelussa tulee ottaa huomioon koko virtapolku, mukaan lukien:

• Solun purkausluokitus

• BMS MOSFET -luokitus

• Nikkeli- tai kupariliitokset

• Sulakkeet

• Johdot

• Liittimet

• PCB jälkiä

• Kotelon lämpötila

BMS:llä voi olla korkea nimellisvirta, mutta se on silti pienennettävä, kun se asennetaan pieneen, huonosti tuuletettuun koteloon.

Latausvirta

BMS:n on tuettava aiottua latausvirtaa. Laturin, kennon, BMS:n, liittimen ja johtojen tulee olla yhteensopivia.

Latausvirta tulee valita kennon latausspesifikaatioiden ja vaaditun käyttöiän mukaan. Nopeampi lataus ei ole automaattisesti parempi lataus, jos se aiheuttaa liiallista lämpöä tai nopeuttaa solujen ikääntymistä.

Suojakynnykset

Seuraavat BMS-parametrit vaativat huolellisen tarkastelun:

• Kennojen ylijännitteen kynnys

• Kennon alijännitteen kynnys

• Ylivirtakynnys

• Oikosulkureaktio

• Ylilämpötilakynnys

• Alhaisen lämpötilan latausraja

• Palautusehdot

• Suojauksen viiveaika

• Tasapainotettu käynnistysjännite

• Tasapainotusvirta

Näiden arvojen on oltava yhteensopivia solun tietolomakkeen ja BMS-määrityksen kanssa. Universaali suojakynnysten joukko ei sovellu jokaiselle 18650-kennolle.

Kennojen valvonta, lataus- ja purkaushallinta sekä viankäsittely muodostavat ytimen akun hallintajärjestelmän rakenne.

Viestintä- ja polttoainemittaritoiminnot

Jotkut sovellukset tarvitsevat vain perussuojauksen. Muut vaativat:

• Latauksen arvio

• Terveydentilan seuranta

• Akun todennus

• SMBus-, I⊃2;C-, CAN- tai UART-kommunikaatio

• Jäljellä olevan suoritusajan laskenta

• Vian kirjaaminen

• Isäntälaitteen välinen viestintä

Lääketieteelliset laitteet, teollisuuslaitteet ja älykkäät kannettavat tuotteet saattavat vaatia älykkään BMS:n perussuojalevyn sijaan.

6. Kuinka BMS suojaa 18650-akkua

BMS valvoo normaalisti yksittäisiä sarjaryhmiä ja irrottaa akun, kun vaarallinen tilanne havaitaan.

Pakkaustason jännitelukema ei aina pysty paljastamaan kunkin sarjaryhmän tilaa. Yksi heikko ryhmä voi saavuttaa suojarajansa, vaikka paketin kokonaisjännite näyttää edelleen normaalilta.

Tästä syystä monikennopaketit tarvitsevat luotettavan soluryhmän tunnistuksen ja suojauslogiikan yksinkertaisen kokonaisjännitteen valvonnan sijaan.

7. Miksi solujen tasapainotuksella on väliä?

Sarjapakkauksessa olevat kennot eivät pysy täysin identtisinä koko käyttöikänsä ajan.

Jännite epätasapaino voi kehittyä seuraavista syistä:

• Pienet valmistuserot

• Epätasainen sisäinen vastus

• Erilaiset latauksen aloitustilat

• Epätasainen lämpötila

• Ikääntyminen

• Itsepurkautumiserot

• Epäjohdonmukainen hitsin tai liittimen vastus

• Toistuva suurvirtakäyttö

Heikoin sarjaryhmä voi rajoittaa koko paketin käyttökapasiteettia. Se voi saavuttaa yläjänniterajan latauksen aikana tai alarajan purkautumisen aikana ennen muita ryhmiä. Koska kapasiteetin, sisäisen resistanssin ja jännitteen erot vaikuttavat sekä virranjakoon että suojauksen ajoitukseen, 18650-akun solujen yhteensovittaminen tulisi käsitellä osana suunnitteluprosessia.

Passiivinen solujen tasapainotus

Passiivinen tasapainottaminen on yksinkertaisin tapa. Se vähentää korkeajännitteisen kennoryhmän jännitettä muuntamalla pienen määrän ylimääräistä energiaa lämmöksi.

Sen tärkeimmät edut ovat:

• Yksinkertainen piirisuunnittelu

• Pienemmät kustannukset

• Helppo integrointi

• Laaja saatavuus

• Soveltuu useisiin pienikokoisiin akkuihin

Rajoituksena on, että ylimääräinen energia häviää lämpönä. Passiivinen tasapainottaminen voi myös kestää suhteellisen kauan, kun epätasapaino on merkittävä.

Aktiivinen solujen tasapainotus

Aktiivinen tasapainotus siirtää energiaa korkeamman jännitteen ryhmästä alhaisemman jännitteen ryhmään sen sijaan, että kaikki ylimääräinen energia haihtuisi lämmönä.

Tämä lähestymistapa voi tarjota:

• Pienemmät tasapainotushäviöt

• Parempi tehokkuus isommissa pakkauksissa

• Tehokkaampaa käytettävissä olevan kapasiteetin käyttöä

• Soveltuu paremmin vaativiin pyöräilyolosuhteisiin

Kompromissit sisältävät:

• Korkeammat kustannukset

• Monimutkaisempi ohjauspiiri

• Lisäsuunnittelu- ja validointityöt

• Lisää tilaa ja lämpöä

Passiivinen tasapainotus sopii usein pienikokoisille, kustannusherkille pakkauksille, joissa on hyvin yhteensopivia kennoja. Aktiivisesta tasapainotuksesta tulee houkuttelevampi, kun pakkaus on suuri, usein jaksotettu, tilaa on rajoitettu tai sitä vaaditaan tiukan pitkän aikavälin jännitteen tasaisuuden ylläpitämiseksi.

Korjaako tasapainotus huonon solun?

Ei. Tasapainotuksella voidaan korjata rajallisia eroja terveiden solujen välillä, mutta se ei voi korjata vaurioituneita, vanhentuneita tai epänormaalisti itsestään purkautuvia soluja.

Jos yksi sarjaryhmä ajautuu toistuvasti pois muista, tarkista:

• Solun kapasiteetti

• Sisäinen vastus

• Vuoto tai itsepurkaus

• Hitsauksen laatu

• BMS-tunnistimen johdot

• Lämpötilaerot

• Liittimen vastus

Toistuva epätasapaino on yleensä merkki siitä, että solun, yhteyden tai pakkauksen suunnittelu vaatii huomiota. Pelkkä tasapainotusvirran lisääminen ei välttämättä ratkaise ongelmaa.

8. Mekaaninen ja sähköinen pakettisuunnittelu

Sähköinen suorituskyky on vain osa luotettavaa 18650-akkua.

Käytä ohjattua yhteenliittämisprosessia

Kaupallisissa akuissa käytetään yleensä kontrolloitua pistehitsausta tai muuta hyväksyttyä liitäntämenetelmää. Suora juottaminen lieriömäisiin litiumionikennoihin voi siirtää liikaa lämpöä kennoon ja aiheuttaa pitkäaikaisia ​​luotettavuusriskejä.

Yhteenliittämissuunnitelman tulisi ohjata:

• Hitsauksen lujuus

• Virtatien vastus

• Lämmöntuotanto

• Tärinänkestävyys

• Kielekkeen ja virtakiskon mitat

• Sulakelinkin käyttäytyminen

• Tuotannon toistettavuus

Suojaa solupäätteitä

18650-kennon positiivinen napa tulee suojata sopivilla eristekomponenteilla, kuten eristysrenkailla ja kalapaperisuojauksella.

Paketti voi vaatia myös:

• Solujen erottimet

• Eristyslevyt

• Terminaaliesteet

• Kulumista estävät materiaalit

• Paloa hidastavat materiaalit

• Suojaus solujen liikkumiselta

• BMS-levyn ympärillä oleva välys

Löysä kenno tai vaurioitunut eristys voi aiheuttaa sisäisen oikosulun.

Suunnittele lämpöpolku

Lämpösuunnittelussa tulee ottaa huomioon sekä kennot että BMS.

Suunnittelu voi sisältää:

• Termistorit kiinnitetty edustaviin kennojen paikkoihin

• Lämpötilan seuranta kuumimman alueen lähellä

• Lämpöreitit pois MOSFETeistä

• Ilmanvaihto tai kotelon lämmönsiirto

• Lämpöä tuottavien komponenttien välinen etäisyys

• Suojaus ulkoisilta lämmönlähteiltä

Termistorin sijainnin tulee kuvastaa todellista lämpöriskiä. Anturin sijoittaminen kauas kennoista voi tuottaa epätarkan lämpötilalukeman.

Valitse johdot ja liittimet huolellisesti

Kaapelin ja liittimen valinnassa tulee huomioida:

• Jatkuva virta

• Huippuvirta

• Kaapelin pituus

• Jännitteen pudotus

• Lämpötila

• Mekaaninen liike

• Parittelujaksot

• Lukitusvaatimukset

• Napaisuuden suojaus

Keskimääräiselle virralle suunniteltu liitin voi silti epäonnistua toistuvien käynnistyspulssien tai kohonneen lämpötilan aikana.

9. Testaa ja validoi akku

Tuotantovalmis pakkaus tulee validoida sähköisesti, mekaanisesti, termisesti ja toiminnallisesti.

Solutason testaus

Ennen kokoamista, 18650-akun kapasiteetin ja kunnon testaus tarjoaa tarvittavat kapasiteetin, sisäisen resistanssin ja jännitetiedot solujen yhteensovittamiseen.

• Solun identiteetti

• Avoimen piirin jännite

• Kapasiteetti

• Sisäinen vastus

• Fyysinen kunto

• Eristys

• Vastaavuus solujen välillä

Pakkaustason testaus

Tarkista kokoamisen jälkeen:

• Pakkauksen kokonaisjännite

• Jokaisen sarjaryhmän jännite

• Oikea BMS-johtojärjestys

• Latauskäyttäytyminen

• Purkauskäyttäytyminen

• Ylilataussuoja

• Ylipurkaussuoja

• Ylivirtasuojaus

• Oikosulkuvaste kontrolloidussa laboratorioasetuksissa

• Lämpötilasuoja

• Tasapainoinen käyttäytyminen

• Liittimen napaisuus

• Viestintätoiminnot, jos mahdollista

Sovelluksen testaus

Pakkaus tulee myös testata lopullisen laitteen sisällä.

Asiaankuuluvat testit voivat sisältää:

• Käynnistys- ja huippukuormitustestaus

• Jatkuva käyttöaika

• Latausaika

• Käyttö matalissa ja korkeissa lämpötiloissa

• Kotelon lämpötila

• Tärinä- ja pudotustesti

• Syklin testaus

• Valmiusvirran testaus

• Pitkäaikainen säilytys

• Kuljetus- ja sertifiointitestaukset

Testauksen tulee edetä näyte-, pilotti- ja tuotantovaiheissa. Akku, joka toimii hyvin avoimessa laboratoriossa, voi käyttäytyä eri tavalla kompaktissa kotelossa.

10. Yleisiä 18650-akun suunnitteluvirheitä

BMS:n valinta ennen paketin määrittämistä

BMS:n tulee noudattaa sarjamäärää, virtaa, lataustapaa, lämpötilavaatimuksia ja viestintätarpeita. Yleisen BMS:n valitseminen ensin aiheuttaa usein integraatioongelmia.

Luotetaan vain paketin kokonaisjännitteeseen

Kokonaisjännite ei kerro, onko jokin sarjaryhmä merkittävästi muita heikompi. Yksittäisten ryhmien seuranta on välttämätöntä monisolupakkauksille.

Eri solujen käyttö yhdessä pakkauksessa

Erilaiset kapasiteetit, sisäiset resistanssit tai ikääntymistasot voivat aiheuttaa epätasaista virranjakoa ja ennenaikaisia ​​suojalaukauksia.

BMS:n käsitteleminen laturina

BMS voi suojata ja valvoa pakkausta, mutta se ei korvaa laturia a kemian ja sarjan mukainen latausprofiili . Laturin on silti tarjottava valitulle paketille määritetty jännite, virta, CC/CV-ohjaus ja päätetoiminto.

Huippuvirran huomioiminen

Laite voi toimia normaalin toiminnan aikana, mutta sammua, kun moottori, lähetin, pumppu tai prosessori luo lyhyen virtapiikin.

Ei jätä lämpömarginaalia

Kennojen ja BMS-arvoja voidaan alentaa korkean ympäristön lämpötilan, huonon ilmanvaihdon ja kompaktin kotelon ansiosta.

Tasapainotuksen vahvistamisen ohittaminen

BMS voi sisältää tasapainotustoiminnon, mutta se ei automaattisesti todista, että tasapainotusvirta, aktivointijännite, ajoitus ja lämpötilakäyttäytyminen ovat sovellukseen sopivia.

11. OEM-akun valmistajan toimittamista koskevat tiedot

Akun valmistaja voi kehittää tarkemman ratkaisun, kun alkuperäiset vaatimukset täyttyvät.

Hyödyllisen määrityspaketin tulisi sisältää:

Kun nämä vaatimukset määritellään, ZERNE voi kehittyä räätälöityjä 18650-akkuratkaisuja vaaditun jännitteen, kapasiteetin, mittojen, liittimen, BMS:n ja tuotantoolosuhteiden mukaan. ZERNE:n projekteihin, jotka tarvitsevat valmiin pakkauksen löystyneiden solujen sijaan 18650 Battery Pack -vaihtoehdot voidaan konfiguroida vaadittujen sähköisten ja mekaanisten eritelmien mukaan.

UKK

Kuinka monta 18650 kennoa tarvitaan akun valmistukseen?

Solujen kokonaismäärä lasketaan seuraavasti:

Solujen kokonaismäärä = Sarjojen määrä × Rinnakkaismäärä 

Esimerkiksi 3S2P-paketti vaatii kuusi solua.

Mitä BMS:ää tarvitsen 3S2P 18650 -akkupakkaukseen?

3S2P-paketti vaatii yleensä kolmelle sarjaryhmälle suunnitellun BMS:n. Rinnakkaisluku vaikuttaa kapasiteettiin ja virtakykyyn, kun taas BMS-sarjan luokituksen on vastattava sarjaryhmien määrää.

BMS-virran nimellisarvon on myös vastattava pakkauksen jatkuvaa ja huippukuormitusta koskevia vaatimuksia.

Tarvitseeko jokainen 18650 akku BMS:n?

Useimmat ladattavat monikennoiset litiumionipakkaukset vaativat sopivan suoja- ja valvontajärjestelmän. Tarkka arkkitehtuuri voi olla BMS, PCM tai edistyneempi älykäs akkujärjestelmä sovelluksesta riippuen.

Kaupallisten laitteiden tulisi käyttää suojaussuunnittelua, joka perustuu sen todelliseen riskiprofiiliin, eikä vain jännitteen perusteella valittua yleistä korttia.

Tasapainottaako BMS automaattisesti kaikki solut?

Vain tasapainotustoiminnolla varustettu BMS voi tasapainottaa sarjaryhmiä. Silloinkin tasapainotus on yleensä suunniteltu korjaamaan rajallisia eroja terveiden ryhmien välillä.

Se ei voi korjata vaurioitunutta tai vakavasti vanhentunutta solua.

Voidaanko eri 18650 kennoja käyttää samassa akussa?

Sitä ei yleensä suositella. Saman pakkauksen solujen tulee vastata mallia, kemiaa, kapasiteettia, ikää ja sähköistä tilaa.

Yhteensopimattomien kennojen käyttö voi aiheuttaa epätasaista latausta, pienentää kapasiteettia, ylikuumenemista ja varhaisia ​​suojalaukaisuja.

Onko 3S2P-paketti tehokkaampi kuin 3S1P-paketti?

3S2P-paketilla on sama nimellisjännite kuin 3S1P-paketilla, mutta noin kaksinkertainen kapasiteetti ja suurempi virrankapasiteetti, kun kennot on sovitettu oikein.

Se sisältää myös kaksi kertaa enemmän soluja ja vaatii enemmän fyysistä tilaa.

Onko passiivinen vai aktiivinen tasapainottaminen parempi?

Kumpikaan vaihtoehto ei sovellu kaikkiin sovelluksiin.

Passiivinen tasapainotus on usein sopiva pienikokoisille, kustannusherkille pakkauksille, joissa on hyvin yhteensopivia kennoja. Aktiivinen tasapainottaminen voi olla kannattavaa, kun tehokkuus, kapasiteetin käyttöaste, pakkauskoko tai pitkäaikainen epätasapaino on erityisen tärkeää.

Voiko BMS lisätä akun jännitettä?

Ei. BMS valvoo ja suojaa akkua. Se ei toimi tehostusmuuntimena.

Jos laite vaatii säädetyn lähtöjännitteen, saatetaan tarvita erillinen DC-DC-muunnin.

Miten 18650-pakkaus tulisi testata ennen massatuotantoa?

Pakkausta tulee ensin testata kenno- ja prototyyppitasolla, minkä jälkeen on suoritettava kontrolloitu lataus, purkaminen, suojaus, tasapainotus, lämpö-, mekaaniset ja sovellustestit.

Lopullisen testisuunnitelman tulee heijastaa solun tietolehteä, BMS-spesifikaatioita, laitevaatimuksia ja sovellettavia vaatimustenmukaisuusstandardeja.

Johtopäätös

Luotettava 18650 akkupaketti BMS:llä alkaa laitevaatimuksista. Suunnittelun tulisi sitten siirtyä solujen valinnan, sarja-rinnakkaiskonfiguraation, kapasiteetti- ja virtalaskelmien, BMS-valinnan, suojaussuunnittelun, tasapainotuksen, mekaanisen integroinnin ja validointitestauksen läpi.

Keskeiset periaatteet ovat:

• Yhdistä paketin jännite laitteen koko toiminta-alueelle.

• Käytä kennoja, joissa on yhteensopivat tekniset tiedot ja sähköinen kunto.

• Valitse BMS sarjan määrän, virran, latauksen, lämpötilan ja tiedonsiirtovaatimusten mukaan.

• Tarkkaile yksittäisiä sarjaryhmiä sen sijaan, että luottaisi vain paketin kokonaisjännitteeseen.

• Tarkista tasapainotus ja suojaus realistisissa käyttöolosuhteissa.

• Käsittele mekaanista rakennetta, liittimiä, eristystä ja lämpösuunnittelua osana akun turvallisuutta.

Laitekehittäjille, jotka tarvitsevat tiettyyn jännitteeseen, kapasiteettiin, mittoihin, liittimeen, BMS:ään ja tuotantovaatimuksiin mukautetun paketin, räätälöity akkusuunnittelu voi vähentää integraatioriskiä prototyypistä massatuotantoon.