PCM vs BMS para sa LiPo Baterya: Aling Sistema ng Proteksyon ang Kailangan ng Iyong Device?

Ang isang li-polymer na baterya ay nangangailangan ng higit sa isang angkop na boltahe at kapasidad. Ang sistema ng proteksyon nito ay dapat ding tumugma sa chemistry ng cell, bilang ng serye, kasalukuyang pag-load, paraan ng pag-charge, temperatura ng pagpapatakbo, at impormasyong kinakailangan ng host device.

Dalawang termino ang madalas na lumalabas sa mga detalye ng baterya: PCM, o Protection Circuit Module, at BMS, o Battery Management System.

Karaniwang nakatutok ang PCM sa mahahalagang proteksyon ng fault, tulad ng overcharge, over-discharge, over-current, at short-circuit cutoff. Ang isang BMS ay maaaring magbigay ng parehong proteksyon habang nagdaragdag ng mga function tulad ng pagsubaybay sa grupo ng cell, pagbabalanse, pagtatantya ng estado, pag-log ng data, at komunikasyon.

Ang pagkakaibang iyon ay kapaki-pakinabang, ngunit hindi ito ganap. Ang isang sopistikadong single-cell pack ay maaaring mangailangan ng BMS, habang ang multi-cell assembly ay maaaring gumamit ng medyo simpleng protection board. Ang mga supplier ay maaari ding gumamit ng PCM, PCB, protection board, at BMS sa ibang paraan.

Ang tamang pagpili samakatuwid ay depende sa mga function na kailangan ng iyong device—hindi lamang sa kung ano ang tawag sa circuit.

Inihahambing ng gabay na ito ang mga function ng PCM at BMS, nagpapaliwanag kung kailan maaaring naaangkop ang bawat diskarte, at nagbibigay ng praktikal na proseso para sa pagtukoy ng proteksyon para sa isang lithium polymer na baterya.

Mga Pangunahing Takeaway

• Ang isang PCM ay pangunahing idinisenyo upang idiskonekta ang baterya sa panahon ng tinukoy na mga electrical fault.

• Karaniwang pinagsasama ng BMS ang proteksyon sa mas malawak na pagsubaybay, pagtatantya, pagbabalanse, kontrol, o mga function ng komunikasyon.

• Ang PCM at BMS ay hindi pangkalahatang standardized na mga kategorya ng produkto.

• Ang aktwal na detalye ng circuit ay mas mahalaga kaysa sa pangalan na naka-print sa isang guhit o panipi.

• Ang isang single-cell pack ay maaaring mangailangan pa rin ng BMS kapag ang device ay nangangailangan ng tumpak na porsyento ng baterya, pagpapatunay, diagnostic, o komunikasyon.

• Ang isang multi-series pack ay nangangailangan ng indibidwal na serye-grupong pagsubaybay, kahit na ang proteksyon board nito ay tinatawag na PCM.

• Ang pagbabalanse ng cell ay may kaugnayan sa mga pangkat ng boltahe na konektado sa serye, hindi sa isang kumbensyonal na 1S pack.

• Hindi dapat awtomatikong ituring ang PCM o BMS bilang charger ng baterya.

• Ang mga over-current na halaga ng biyahe ay hindi kapareho ng mga ligtas na tuloy-tuloy na kasalukuyang rating.

• Ang mga cell na may mataas na boltahe ay nangangailangan ng proteksyon at mga threshold sa pagsingil na tumutugma sa kanilang aktwal na chemistry.

• Ang proteksyon sa temperatura ay naroroon lamang kapag kasama ang kinakailangang sensor, threshold, at control path.

• Ang laki, kasalukuyang standby, gastos, kasalukuyang kakayahan, at mga kinakailangan sa komunikasyon ay dapat na sama-samang suriin.

• Kinakailangan ang pagsubok sa antas ng pack at antas ng device bago maaprubahan ang disenyo ng proteksyon para sa produksyon.

Ano ang PCM sa isang LiPo Battery Pack?

Ang PCM ay kumakatawan sa Protection Circuit Module . Karaniwan din itong inilalarawan bilang isang protection board o protection circuit board.

Ang isang tipikal na PCM ay naglalaman ng isang proteksyon IC, charge at discharge MOSFET, resistors, capacitors, at conductive path para sa pagdadala ng kasalukuyang baterya. Depende sa disenyo, maaari rin itong magsama ng kasalukuyang-sense na elemento, fuse, interface ng NTC, o iba pang mga bahagi.

Ang pangunahing layunin nito ay upang maiwasan ang cell o pack na manatili sa tinukoy na abnormal na mga kondisyon ng kuryente.

Mga Karaniwang Pag-andar ng PCM

Ang isang pangunahing PCM ay maaaring magbigay ng:

• Proteksyon ng overcharge-boltahe

• Proteksyon sa over-discharge-voltage

• Paglabas ng sobrang kasalukuyang proteksyon

• Singilin ang over-current na proteksyon

• Proteksyon ng short-circuit

• I-charge at discharge ang kontrol ng MOSFET

• Pagbawi pagkatapos ng isang kondisyon ng pagkakamali

Maaaring kabilang sa mga karagdagang function ang:

• Pagdama ng temperatura

• Pangalawang overvoltage na proteksyon

• Isang thermal fuse

• Pagkakakilanlan ng pack

• Naantala ang pagtuklas ng kasalanan

• Paghiwalayin ang mga landas ng kontrol sa pagsingil at paglabas

Hindi lahat ng module ng proteksyon ay kasama ang lahat ng mga function na ito. Halimbawa, ang baterya ay maaaring may NTC wire na binabasa ng charger o host device sa halip na ng PCM mismo.

Ano ang Karaniwang Hindi Ibinibigay ng Pangunahing PCM

Ang isang karaniwang module ng proteksyon ay hindi karaniwang nag-aalok ng mga advanced na function tulad ng:

• Tumpak na state-of-charge na pag-uulat

• Pagtatantya ng estado ng kalusugan

• Pagbibilang ng cycle

• Ang natitirang-runtime na hula

• Pag-log ng kaganapan o pagkakamali

• Kontrol sa pagbabalanse ng cell

• Digital na komunikasyon

• Pagpapatunay ng baterya

• Field-configure na firmware

• Detalyadong data ng diagnostic

Ang mga function na ito ay nangangailangan ng karagdagang mga circuit ng pagsukat, algorithm, memory, o mga interface ng komunikasyon.

Kaya naman mapoprotektahan ng PCM ang isang baterya nang hindi sinasabi sa device kung gaano karaming magagamit na enerhiya ang natitira o kung bakit naganap ang isang nakaraang shutdown.

Ano ang BMS?

Ang BMS ay kumakatawan sa Battery Management System . Ito ay tumutukoy sa isang mas malawak na kumbinasyon ng pagsubaybay sa baterya, proteksyon, kontrol, at mga function sa pamamahala ng data.

Maaaring ipatupad ang isang BMS gamit ang isang dedikadong IC ng pamamahala ng baterya, isang fuel-gauge IC, isang microcontroller, current at temperature sensors, balancing circuit, MOSFET, memory, at mga bahagi ng komunikasyon. Ang eksaktong arkitektura ay depende sa bilang ng mga cell at mga kinakailangan ng device.

Para sa mas malawak na pagpapakilala sa mga function na ito, ipinapaliwanag ng gabay ng ZERNE kung paano sinusubaybayan at pinoprotektahan ng isang sistema ng pamamahala ng baterya ang isang battery pack.

Mga Karaniwang BMS Function

Depende sa disenyo, ang isang BMS ay maaaring magbigay ng:

• Pagsubaybay sa boltahe ng cell o serye-grupo

• Pagsubaybay sa pack-boltahe

• Pagsusukat ng kasalukuyang pag-charge at paglabas

• Pagsubaybay sa temperatura

• Overcharge at over-discharge na proteksyon

• Over-current at short-circuit na proteksyon

• Passive o aktibong cell balancing

• State-of-charge na pagtatantya

• Pagtatantya ng estado ng kalusugan

• Pagkalkula ng natitirang kapasidad

• Pagbibilang ng cycle

• Pag-log ng kasalanan at kaganapan

• Pagpapatunay ng baterya

• Kontrol sa pagsingil at paglabas

• Pakikipag-ugnayan sa host device o charger

• Nako-configure ang mga threshold ng proteksyon

• Pamamahala ng pagtulog, standby, at wake-up

Hindi awtomatikong isinasama ng BMS ang bawat function sa listahang ito. Ang ilang mga sistema ay nagbibigay ng proteksyon at pagbabalanse ngunit walang fuel gauge. Ang iba ay nagbibigay ng tumpak na impormasyon ng estado ngunit umaasa sa isang hiwalay na tagapagtanggol bilang pangalawang layer ng kaligtasan.

Ang mga kinakailangang function ay dapat na tahasang nakasaad sa detalye ng baterya.

PCM vs BMS: Ang Pinakamahalagang Pagkakaiba

Ang praktikal na pagkakaiba ay isa sa saklaw.

Pangunahing itinatanong ng isang PCM:

Ang baterya ba ay pumasok sa isang tinukoy na kondisyon ng electrical fault, at dapat bang idiskonekta ang pag-charge o pagdiskarga?

Ang isang BMS ay maaari ding magtanong:

Ano ang nangyayari sa loob ng pack, gaano karaming enerhiya ang natitira, paano tumatanda ang mga cell, at anong impormasyon o aksyon ang kailangan ng device?

Hindi ito nangangahulugan na ang isang PCM ay hindi ligtas o ang isang BMS ay palaging mas mataas. Ang isang mahusay na idinisenyong PCM ay maaaring ganap na angkop para sa isang compact na produkto ng 1S na may mga simpleng kinakailangan sa pagpapatakbo. Ang isang hindi kinakailangang kumplikadong sistema ng pamamahala ay maaaring magdagdag ng gastos, lugar ng circuit, oras ng pag-develop, pagkonsumo ng standby, at pagsasama ng software nang hindi pinapabuti ang karanasan ng gumagamit.

Ang layunin ay piliin ang pinakasimpleng arkitektura na nakakatugon sa lahat ng mga kinakailangan sa elektrikal, kaligtasan, diagnostic, at produkto na may angkop na margin ng disenyo.

Paghahambing ng PCM vs BMS

Inilalarawan ng talahanayang ito ang karaniwang kasanayan sa industriya sa halip na isang pangkalahatang pamantayan sa pagbibigay ng pangalan. Ang isang produktong may label na 'BMS' ay maaaring mag-alok lamang ng basic na cutoff na proteksyon, habang ang isang advanced na board na may label na 'PCM' ay maaaring may kasamang pagsubaybay sa temperatura o pagbabalanse.

Palaging ihambing ang functional na detalye, circuit rating, at mga kinakailangan sa pagsubok.

Paano Gumagana ang PCM at BMS Protection Functions

Ang mga disenyo ng PCM at BMS ay maaaring magbahagi ng ilang pangunahing function ng proteksyon. Ang pangunahing pagkakaiba ay kung gaano nila sinusubaybayan at kung ano ang kanilang ginagawa sa mga nakolektang impormasyon.

Proteksyon sa sobrang bayad

Sinusubaybayan ng proteksyon sa sobrang bayad kung ang isang cell o grupo ng serye ay lumampas sa tinukoy na threshold ng boltahe habang nagcha-charge.

Kung nalampasan ang threshold para sa tinukoy na oras ng pagkaantala, maaaring patayin ng circuit ng proteksyon ang MOSFET sa pagsingil at matakpan ang pagsingil.

Tatlong halaga ang dapat makilala:

• Normal na boltahe ng pagwawakas ng charger

• Boltahe ng pagtuklas ng proteksyon

• Proteksyon sa pagbawi ng boltahe

Hindi dapat gamitin ang overcharge threshold bilang normal na target sa pagsingil. Ito ay isang limitasyon ng kasalanan na nilalayong tumugon kapag nabigo ang normal na regulasyon sa pagsingil o may naganap na abnormal na kondisyon.

Halimbawa, ang isang kumbensyonal na 4.2 V cell at isang high-voltage na cell na idinisenyo para sa 4.35 V o 4.4 V ay nangangailangan ng iba't ibang mga parameter ng pagsingil at proteksyon. Isang produkto na gumagamit Ang mga high-voltage na lithium polymer na baterya ay dapat gumamit ng mga threshold na tumugma sa napiling cell sa halip na isang generic na lithium battery protection board.

Over-Discharge na Proteksyon

Ang over-discharge na proteksyon ay dinidiskonekta ang pagkarga kapag ang sinusubaybayang boltahe ay bumaba sa ibaba ng tinukoy na limitasyon.

Tinutulungan ng function na ito na pigilan ang cell na manatili sa ilalim ng labis na paglabas. Gayunpaman, ang normal na pag-shutdown ng device ay dapat na karaniwang mangyari bago maabot ng circuit ng proteksyon ang emergency cutoff threshold nito.

Kung regular na gumagana ang device hanggang sa idiskonekta ng PCM o BMS ang pack, maaaring makaranas ang baterya ng:

• Biglang pagsara ng device

• Nabawasan ang magagamit na cycle ng buhay

• Paulit-ulit na mababang boltahe na stress

• Nahihirapang mag-restart sa ilalim ng pagkarga

• Hindi tumpak na pag-uulat ng porsyento ng baterya

• Mga problema sa pagbawi kapag ang boltahe ng cell ay napakababa

Ang diskarte sa undervoltage ng host device at ang threshold ng proteksyon ay dapat na magkatugma.

Over-Current na Proteksyon

Tumutugon ang over-current na proteksyon kapag lumampas ang charge o discharge current sa tinukoy na antas ng detection para sa isang tinukoy na panahon.

Ang setting ay dapat tumanggap ng wastong mga kaganapan sa pag-load tulad ng:

• Startup ng processor

• Mga pagsabog ng radio-transmission

• Pagsisimula ng motor

• stall ng motor

• Pag-activate ng bomba

• Pagpasok ng pampainit

• Pag-charge ng kapasitor

• LED o display startup

• Pansamantalang peak power

Ang threshold na masyadong mababa ay maaaring magdulot ng istorbo na pagsasara. Ang isang threshold na masyadong mataas ay maaaring hindi maprotektahan ang cell, MOSFET, interconnects, wire, o connector nang sapat.

Ang kaugnayan sa pagitan ng kapasidad ng baterya at kakayahan sa paglabas ay higit na tinalakay sa gabay sa LiPo baterya C rating.

Proteksyon sa Short-Circuit

Ang proteksyon ng short-circuit ay tumutugon sa isang napakataas na kasalukuyang o isang mabilis na pagbabago ng boltahe na pare-pareho sa isang mababang-resistance fault.

Ang operasyon nito ay nakasalalay sa higit sa kasalukuyang halaga. Kasama sa mga nauugnay na parameter ng disenyo ang:

• Paraan ng pagtuklas

• Threshold ng pagtuklas

• Pagkaantala ng pagtugon

• Oras ng paglipat ng MOSFET

• Kasalukuyang-path resistance

• Fault-loop inductance

• Paraan ng pagbawi

• Pag-uugali ng connector

• Cell fault-kasalukuyang kakayahan

Ang isang label na nagsasaad ng 'short-circuit protection' ay hindi nagpapatunay na ang pack ay gagana nang tama sa ilalim ng bawat posibleng panlabas na pagkakamali. Ang natapos na pagpupulong ay nangangailangan pa rin ng tinukoy na pagsubok ng kasalanan.

Proteksyon sa Temperatura

Ang proteksyon sa temperatura ay maaaring gumamit ng isa o higit pang NTC thermistor, IC temperature sensor, o iba pang sensing elements.

Ang sensor ay maaaring subaybayan ng:

• Ang circuit ng proteksyon

• Ang BMS

• Ang charger

• Ang host device

• Higit sa isang sistema

Dapat matukoy ng detalye kung aling system ang nagbabasa ng sensor at kung aling system ang maaaring huminto sa pag-charge o pagdiskarga.

Maaaring mag-iba ang mga limitasyon sa temperatura para sa:

• Nagcha-charge

• Patuloy na paglabas

• Peak discharge

• Imbakan

• Mababang-temperatura na operasyon

• Mataas na temperatura na operasyon

Ang baterya na may NTC lead ay hindi awtomatikong may autonomous na temperatura cutoff. Ang NTC ay maaari lamang magbigay ng impormasyon sa isa pang controller.

Pagbalanse ng Cell

Nililimitahan ng pagbabalanse ang mga pagkakaiba ng boltahe sa pagitan ng mga pangkat na konektado sa serye.

Ang pangunahing passive balancing circuit ay nag-aalis ng kaunting singil mula sa mas mataas na boltahe na grupo habang nagcha-charge. Maaaring kontrolin ng mga mas advanced na system ang pagbabalanse ayon sa boltahe, estado ng singil, temperatura, o estado ng pagpapatakbo.

Hindi kinakailangan ang pagbabalanse sa pagitan ng mga pangkat ng serye sa isang kumbensyonal na 1S pack dahil isang grupo lamang ng boltahe ang umiiral. Ang isang 1S2P pack ay itinuturing din bilang isang grupo ng boltahe, bagama't ang mga parallel na cell nito ay dapat pa ring malapit na tumugma.

Ang pagbabalanse ay hindi maaaring ayusin:

• Isang nasirang cell

• Matinding pagkawala ng kapasidad

• Mataas na self-discharge

• Mahina ang hinang

• Mga pangunahing pagkakaiba sa paglaban

• Isang maling configuration ng pack

• Isang hindi angkop na charger

Ang isang pack na paulit-ulit na nagkakaroon ng malaking kawalan ng timbang ay nangangailangan ng pagsisiyasat sa halip na isang mas mataas na kasalukuyang pagbabalanse lamang.

Ang PCM ay Karaniwang Angkop Kapag…

Maaaring angkop ang isang PCM kapag ang produkto ay may medyo simpleng mga kinakailangan sa baterya.

Kasama sa mga karaniwang kondisyon ang:

• Ang pack ay may isang serye ng grupo ng boltahe

• Ang aparato ay hindi nangangailangan ng tumpak na pag-uulat ng porsyento ng baterya

• Walang kinakailangang digital na komunikasyon

• Pinapamahalaan na ng host system ang user interface at normal na shutdown

• Ang pangunahing boltahe, kasalukuyang, at short-circuit na proteksyon ay sapat

• Ang temperatura ay sinusubaybayan ng charger o host device

• Ang laki ng circuit ay lubos na pinaghihigpitan

• Napakababa ng standby consumption ay mahalaga

• Ang baterya ay hindi nilayon na magbigay ng serbisyo o diagnostic na data

• Maaaring manatiling maayos ang mga limitasyon ng proteksyon

• Ang load profile ay predictable at na-validate na

Kabilang sa mga posibleng application ang mga compact sensor, basic tracker, simpleng produkto sa pag-iilaw, maliliit na consumer electronics, at iba pang device na nangangailangan ng maaasahang fault cutoff nang walang smart battery functions.

Ang salitang 'simple' ay tumutukoy sa mga kinakailangan sa pamamahala, hindi sa kahalagahan ng aplikasyon. Ang isang maliit na device ay maaari pa ring mangailangan ng sopistikadong pagsubaybay kung ang pag-detect ng pagkabigo, tumpak na impormasyon ng runtime, o traceability ay mahalaga.

Ang BMS ay Karaniwang Mas Gusto Kapag…

Ang isang mas malawak na sistema ng pamamahala ay maaaring naaangkop kapag ang aparato ay nangangailangan ng mga function na lampas sa pangunahing proteksyon ng cutoff.

Kasama sa mga karaniwang dahilan ang:

• Naglalaman ang pack ng maraming pangkat na konektado sa serye

• Dapat subaybayan ang mga boltahe ng indibidwal na grupo

• Kinakailangan ang pagbabalanse ng cell

• Ang aparato ay nagpapakita ng tumpak na porsyento ng baterya

• Dapat na tantyahin ang natitirang runtime

• Ang host device ay nangangailangan ng data ng boltahe ng baterya, kasalukuyang, o temperatura

• Ang pack ay dapat mag-ulat ng mga pagkakamali

• Kinakailangan ang bilang ng cycle o estado ng kalusugan

• Kinakailangan ang pagpapatunay ng baterya

• Ang sistema ng pagsingil ay nakikipag-ugnayan sa pack

• Dapat na mai-configure ang mga setting ng proteksyon

• Gumagamit ang application ng field-replaceable smart battery

• Sinusuportahan ng pack ang maramihang mga operating mode

• Ang produkto ay nangangailangan ng mga diagnostic ng serbisyo o mga talaan ng kaganapan

• Ang device ay may variable o demanding load profile

• Dapat i-coordinate ng system ang pag-uugali ng baterya sa iba pang mga subsystem

Ang mga kinakailangang ito ay madalas na lumalabas sa mga handheld terminal, medical electronics, robotics, pang-industriya na instrumento, portable na kagamitan sa pagsubok, mga aparatong pangkomunikasyon, at mga konektadong produkto.

Ang Bawat Bawat 1S LiPo Battery ay Kailangan Lang ng PCM?

Hindi.

Ang isang 1S pack ay may isang serye lamang na grupo ng boltahe, kaya hindi nito kailangan ng pagbabalanse sa pagitan ng mga cell na konektado sa serye. Binabawasan nito ang pagiging kumplikado ng circuit, ngunit hindi nito inaalis ang pangangailangan para sa mga function ng pamamahala.

Maaaring kailanganin pa rin ng single-cell na baterya ang isang BMS o smart battery circuit kapag kailangan ng device:

• Tumpak na state-of-charge na pag-uulat

• Natitirang-runtime na pagtatantya

• Kasalukuyang pagsukat

• Pagbibilang ng cycle

• State-of-health na pagsubaybay

• Kasaysayan ng pagkakamali

• Pagpapatunay ng baterya

• Digital na komunikasyon

• Configurable na proteksyon

• Maramihang mga sukat ng temperatura

Halimbawa, ang isang konektadong medikal na aparato at isang simpleng produkto ng LED ay maaaring parehong gumamit ng 3.7 V pouch cell. Maaaring pareho ang boltahe ng kanilang baterya, ngunit ibang-iba ang kanilang mga kinakailangan sa pagsubaybay, diagnostic, at pagiging maaasahan.

Ang bilang ng mga serye lamang ay hindi dapat matukoy ang arkitektura ng proteksyon.

Kailangan ba ng Bawat Multi-Series Pack ng BMS?

Ang isang multi-series na baterya ay nangangailangan ng proteksyon na sumusubaybay sa bawat series-connected voltage group. Ang pagsubaybay lamang sa kabuuang boltahe ng pack ay hindi sapat.

Halimbawa, ang isang 2S pack na may kabuuang boltahe na 8.0 V ay maaaring maglaman ng:

• Dalawang grupo sa 4.0 V bawat isa

• Isang grupo sa 4.15 V at isa sa 3.85 V

• Isang grupo sa 4.25 V at isa sa 3.75 V

Ang parehong kabuuang boltahe ay maaaring magtago ng isang pangkat na lumampas sa pinahihintulutang limitasyon nito.

Ang isang medyo simpleng multi-cell protection board ay maaaring magbigay ng indibidwal na pag-detect ng boltahe nang hindi nag-aalok ng komunikasyon, pagsukat ng gasolina, o mga advanced na diagnostic. Tinatawag ng ilang mga supplier ang circuit na ito na isang multi-cell PCM, habang ang iba ay tinatawag itong pangunahing BMS.

Ang mga mahahalagang kinakailangan ay ito:

• Tumutugma sa eksaktong bilang ng serye

• Sinusubaybayan ang bawat pangkat ng serye

• Gumagamit ng tamang boltahe threshold

• Sinusuportahan ang kinakailangang kasalukuyang

• Tumutugon nang tama sa kawalan ng timbang

• Nagbibigay ng pagbabalanse kung kinakailangan ito ng disenyo

• Tumutugma sa charger at cell chemistry

• May angkop na temperatura at pag-uugali ng pagkakamali

Ang functional na detalye ay higit na mahalaga kaysa sa kung ang quotation ay gumagamit ng PCM o BMS.

Mga Halimbawa ng Device: PCM o BMS?

Ito ay mga panimulang punto, hindi panghuling mga reseta. Maaaring baguhin ng pagtatasa ng panganib ng device, profile sa pagpapatakbo, mga naaangkop na pamantayan, arkitektura ng charger, at pagbuo ng pack ang pagpili.

Paano Pumili sa Pagitan ng PCM at BMS

1. Kumpirmahin ang Cell Chemistry at Mga Limitasyon ng Boltahe

Dokumento:

• Chemistry ng cell

• Nominal na boltahe

• Pinakamataas na boltahe ng pagsingil

• Inirerekomendang limitasyon sa paglabas

• Bilang ng mga pangkat ng serye

• Bilang ng mga parallel na cell bawat pangkat

• Pag-charge-kasalukuyang limitasyon

• Patuloy na kakayahan sa paglabas

• Peak discharge na kakayahan

• Pinahihintulutang hanay ng temperatura

Huwag pumili ng protection board mula sa label na '3.7 V na baterya' lamang. Ang mga cell na may katulad na nominal na boltahe ay maaaring gumamit ng iba't ibang maximum na limitasyon sa pagsingil.

2. Tukuyin ang Profile ng Pag-load ng Device

Sukatin o tantiyahin:

• Kasalukuyang natutulog

• Naka-standby na kasalukuyang

• Karaniwang kasalukuyang

• Pinakamataas na patuloy na kasalukuyang

• Pinakamataas na kasalukuyang

• Ang tagal ng peak

• Kasalukuyang startup

• Agos ng motor-stall

• Pag-uulit ng kasalukuyang pulso

• Kasalukuyang pagkakamali

• Kasalukuyang nagcha-charge

Ang mga short load pulse ay maaaring makaapekto sa pagpili ng proteksyon kahit na ang average na kasalukuyang ay mababa.

Ang isang wireless tracker, halimbawa, ay maaaring gumugol ng halos lahat ng oras nito sa mababang kapangyarihan at pagkatapos ay gumuhit ng maikling kasalukuyang pulso sa panahon ng paghahatid ng data. Dapat pahintulutan ng PCM o BMS ang wastong pulso nang walang labis na pagbaba ng boltahe o istorbo na cutoff.

3. Magpasya Kung Ano ang Kailangang Malaman ng Device

Itanong kung kailangan lang ng host device ng power o impormasyon din ng baterya.

Kabilang sa mga posibleng kinakailangan sa data ang:

• Pack boltahe

• Indibidwal na grupo ng boltahe

• Kasalukuyan

• Temperatura

• Estado ng bayad

• Natitirang kapasidad

• Natitirang runtime

• Estado ng kalusugan

• Bilang ng ikot

• Fault code

• Pagkakakilanlan ng baterya

• Data ng paggawa

Kung kailangan lang ng device ng babala na mahina ang baterya, maaaring sapat na ang isang host ADC. Kung dapat itong magpakita ng maaasahang porsyento ng baterya sa ilalim ng mga variable na load at temperatura, maaaring kailanganin ang isang fuel-gauge function.

4. Tukuyin Kung Kinakailangan ang Komunikasyon

Ang isang matalinong BMS ay maaaring makipag-usap sa pamamagitan ng:

• I²C

• SMBus

• UART

• MAAARI

• RS-485

• Isang pagmamay-ari na single-wire interface

• Isa pang protocol na partikular sa produkto

Dapat na napagkasunduan nang maaga ang interface dahil nakakaapekto ito sa connector ng baterya, bilang ng pin, software ng host, proseso ng pagsubok, at diskarte sa pagpapalit.

Ang pangalan ng protocol lamang ay hindi sapat. Dapat ding tukuyin ng team ng device at supplier ng baterya ang:

• Mga field ng data

• Pag-address

• Rate ng update

• Pag-uugali ng paggising

• Error sa paghawak

• Mga pahintulot ng command

• Pagmamay-ari ng firmware

• Pagkatugma sa pagitan ng mga rebisyon

5. Tukuyin ang Pananagutan sa Pagdama ng Temperatura

Tukuyin:

• Bilang ng mga sensor ng temperatura

• Uri ng sensor at paglaban

• Lokasyon ng sensor

• Mga limitasyon sa temperatura ng pag-charge

• Mga limitasyon sa temperatura ng pagdiskarga

• Mga temperatura sa pagbawi

• Aling controller ang nagbabasa ng bawat sensor

• Aling controller ang maaaring huminto sa pag-charge

• Aling controller ang maaaring huminto sa pagdiskarga

Ang isang compact pack ay maaaring gumamit ng isang NTC malapit sa cell body. Ang isang mas malaki o mas mataas na kasalukuyang pagpupulong ay maaaring mangailangan ng hiwalay na mga sensor malapit sa mga cell at mga bahagi ng proteksyon.

6. Suriin ang Series-Group Monitoring at Balancing

Para sa mga multi-series na configuration, tukuyin ang:

• Bilang ng mga sinusubaybayang grupo

• Katumpakan ng pagsukat ng boltahe

• Overcharge at over-discharge na mga threshold

• Pagkaantala sa pagtuklas

• Pag-uugali sa pagbawi

• Pinapayagan ang pagkakaiba ng boltahe ng grupo

• Pagbabalanse ng boltahe ng pagsisimula

• Pagbabalanse ng kasalukuyang

• Mga kondisyon ng pagbabalanse

• Pag-uugali ng pagkakamali kapag nadiskonekta ang isang sense wire

Dapat piliin ang pagbabalanse ayon sa pagkakapare-pareho ng cell, bilang ng serye, paraan ng pagsingil, inaasahang pagtanda, at profile ng pagpapatakbo.

7. Suriin ang Tunay na Kasalukuyang Landas

Huwag pumili ng board ayon lamang sa ina-advertise nitong kasalukuyang.

Ang magagamit na kasalukuyang ay depende sa:

• MOSFET on-resistance

• Bilang at pagsasaayos ng mga MOSFET

• PCB tanso kapal

• Kasalukuyang-sense na pagtutol

• Tab at weld resistance

• Wire gauge at haba

• Paglaban ng konektor

• Mga kondisyon ng paglamig

• Temperatura ng enclosure

• Ang tagal ng peak

• Timing ng proteksyon

Ang isang protection board na inilarawan bilang '10 A' ay maaaring hindi makapagdala ng 10 A nang tuluy-tuloy sa loob ng isang selyadong compact device nang walang labis na pagtaas ng temperatura.

Ang kasalukuyang rating ay dapat mapatunayan sa inilaan na pakete at enclosure.

8. Isaalang-alang ang Standby Power

Ang parehong PCM at BMS circuit ay kumonsumo ng enerhiya.

Lalo itong nagiging mahalaga sa:

• Mga cell na may mababang kapasidad

• Mga produkto na matagal nang nakaimbak

• Mga device sa pagsubaybay

• Mga remote na sensor

• Kagamitang pang-emergency

• Mga produkto na may mahabang panahon ng pagpapadala

• Mga device na gumugugol ng halos lahat ng oras sa pagtulog

Ang isang matalinong sistema ng pamamahala ay maaaring mag-alok ng low-power o shipping mode, ngunit dapat na ma-verify ang gawi nito. Kabilang sa mga mahahalagang pagtutukoy ang:

• Normal na kasalukuyang operating

• Kasalukuyang natutulog

• Kasalukuyang shutdown

• Pamamaraan ng paggising

• Pag-uugali sa storage-mode

• Pagbawi pagkatapos ng malalim na pagtulog

Ang isang advanced na circuit na umuubos ng baterya sa panahon ng imbakan ay maaaring hindi gaanong angkop kaysa sa isang mas simpleng PCM, kahit na nagbibigay ito ng higit pang mga tampok.

9. Itugma ang Charger sa Complete Pack

Ang charger ay dapat magbigay ng tamang charging profile, boltahe na limitasyon, at kasalukuyang regulasyon para sa napiling cell chemistry at configuration.

Ang PCM o BMS ay karaniwang isang protective layer, hindi ang normal na charge regulator.

Pinagsasama ng ilang pinagsamang solusyon ang pag-charge at pamamahala ng mga function, ngunit dapat itong kumpirmahin mula sa aktwal na disenyo. Hindi dapat isipin ng isang supplier na kinokontrol ng board ang pagsingil dahil lang sa tinatawag itong BMS.

Kumpirmahin:

• Boltahe ng output ng charger

• Saklaw ng pag-charge-kasalukuyang

• Paraan ng pagwawakas ng singil

• Pagkontrol sa temperatura

• Pag-uugali bago ang pagsingil

• I-recharge ang threshold

• Mga kinakailangan sa komunikasyon

• Pag-uugali pagkatapos ng pagputol ng proteksyon

• Pagkatugma sa landas ng kapangyarihan ng host

10. Tukuyin ang Fault at Pag-uugali ng Pagbawi

Ang proteksyon ay hindi lamang tungkol sa kapag nadiskonekta ang baterya. Dapat ding maunawaan ng team ng device kung ano ang mangyayari pagkatapos.

tukuyin:

• Kung ang mga daanan ng pagkarga at paglabas ay hiwalay na kinokontrol

• Kung kailangan ng charger para sa pagbawi

• Kung ang load ay dapat alisin

• Kung awtomatiko ba ang pagbawi

• Kung ang isang permanenteng kasalanan ay nakakabit

• Kung makakatanggap ang host ng fault code

• Kung ang nakaimbak na data ay mananatili

• Kung ma-restart ng user ang device

• Kung kailangan ng interbensyon sa serbisyo

Ang hindi inaasahang pag-uugali sa pagbawi ay maaaring lumikha ng mga pagkabigo sa field kahit na gumagana nang tama ang circuit ng proteksyon.

Bakit Hindi Sapat ang Pangalan ng Proteksyon Nag-iisa

Ang isang quotation na nagsasaad lamang ng 'PCM kasama' o 'BMS kasama' ay hindi kumpleto.

Sa pinakamababa, dapat tukuyin ng supplier:

• Sinusuportahang kimika

• Bilang ng serye

• Pinakamataas na boltahe ng pagsingil

• Overcharge detection at recovery boltahe

• Over-discharge detection at recovery boltahe

• Singilin ang over-current na threshold

• Paglabas ng over-current threshold

• Short-circuit na tugon

• Patuloy-kasalukuyang kakayahan

• Peak-kasalukuyang kakayahan at tagal

• Mga function ng pagsubaybay sa temperatura

• Mga function ng pagbabalanse ng cell

• Kasalukuyang pagkonsumo

• Interface ng komunikasyon

• Pag-andar ng fuel-gauge

• Konektor at pinout

• Pag-uugali sa pagbawi

• Mga pisikal na sukat

Kung kinakailangan ang isang matalinong BMS, maaaring kailanganin din ng dokumentasyon ang:

• Protocol ng komunikasyon

• Magrehistro ng mapa

• File ng configuration

• Bersyon ng firmware

• State-of-charge na algorithm

• Proseso ng pagkakalibrate

• Paraan ng pagpapatunay

• Pag-uugali sa pagpapanatili ng data

• Pamamaraan ng pag-update at pagkontrol sa rebisyon

Ang pangalan ng board ay simula lamang ng detalye.

Mga Karaniwang Pagkakamali sa Pagpili ng PCM at BMS

Impormasyon na Ibibigay sa isang LiPo Battery Manufacturer

Ang kumpletong kahilingan ay nagbibigay-daan sa supplier ng baterya na magrekomenda ng PCM o BMS batay sa device sa halip na isang generic na board.

Mga Kinakailangan sa Baterya

• Nominal na boltahe

• Pinakamataas na boltahe ng pagsingil

• Kinakailangang kapasidad

• Serye at parallel na pagsasaayos

• Ginustong cell chemistry

• Pinakamataas na sukat ng baterya

• Limitasyon sa timbang

• Inaasahang ikot ng buhay

• Temperatura ng pagpapatakbo at imbakan

• Target ng oras ng pag-charge

Mga Kinakailangan sa Pag-load

• Karaniwang kasalukuyang

• Pinakamataas na patuloy na kasalukuyang

• Pinakamataas na kasalukuyang

• Ang tagal ng peak

• Kasalukuyang startup

• Agos ng motor-stall o heater-inrush

• Kasalukuyang natutulog

• Kinakailangang runtime

• Undervoltage threshold ng device

Mga Kinakailangan sa Proteksyon

• Proteksyon sa sobrang bayad

• Proteksyon sa sobrang paglabas

• Singilin ang over-current na proteksyon

• Paglabas ng sobrang kasalukuyang proteksyon

• Proteksyon ng short-circuit

• Pagdama ng temperatura

• Pangalawang fuse o layer ng proteksyon

• Pagbalanse ng cell

• Kinakailangang gawi sa pagbawi ng kasalanan

Mga Kinakailangan sa Smart Battery

• Display ng porsyento ng baterya

• State-of-charge na katumpakan

• Pagtatantya ng estado ng kalusugan

• Bilang ng ikot

• Pagkalkula ng natitirang-runtime

• Fault logging

• Pagpapatunay ng baterya

• Protocol ng komunikasyon

• Mga kinakailangan sa firmware o pagpaparehistro

Mga Kinakailangan sa Koneksyon

• Tagagawa at serye ng konektor

• Mating connector

• Bilang ng pin

• Pinout

• Polarity

• Wire gauge

• Haba ng kawad

• Nangunguna sa NTC

• Balansehin ang lead

• Mga wire ng komunikasyon

• Direksyon ng paglabas ng cable

kay ZERNE Ang mga custom na Li-polymer na solusyon sa baterya ay maaaring isama ang seleksyon ng cell, PCM o BMS function, temperature sensing, connectors, wiring, at pack structure sa paligid ng mga electrical at mechanical na kinakailangan ng isang OEM device.

Paano I-validate ang Napiling Sistema ng Proteksyon

Dapat suriin muna ang napiling PCM o BMS sa antas ng battery-pack at pagkatapos ay sa loob ng huling device.

Maaaring kabilang sa nauugnay na pag-verify ang:

• Pagkatugma sa pagsingil

• Buong singil na boltahe

• Overcharge detection

• Over-discharge detection

• Patuloy-kasalukuyang operasyon

• Peak-kasalukuyang tugon

• Pag-uugali sa pagsisimula

• Short-circuit na tugon

• Pagtaas ng temperatura ng MOSFET

• Pagtaas ng temperatura ng connector

• Pagbaba ng boltahe

• Katumpakan ng temperatura-sensor

• Pag-uugali sa mababang at mataas na temperatura

• Pagsusukat ng boltahe ng serye-grupo

• Pagbalanse ng cell

• State-of-charge na katumpakan

• Katatagan ng komunikasyon

• Pag-uugali ng pagtulog at paggising

• Kasalukuyang mode ng pagpapadala

• Fault logging

• Pagbawi pagkatapos ng pagputol ng proteksyon

• Paulit-ulit na pag-charge-discharge na pagbibisikleta

• Pangmatagalang imbakan

• Gawi ng pag-shutdown ng device

Ang pagsubok ay dapat gumamit ng production-intent cells, interconnects, wire, connectors, enclosure materials, firmware, at mga setting ng charger.

Ang isang baterya na pumasa sa isang open-bench current na pagsubok ay maaaring magkaiba ang kilos sa loob ng isang selyadong device. Ang thermal environment at kumpletong kasalukuyang landas ay maaaring makaapekto sa pagbaba ng boltahe, temperatura ng MOSFET, kasalukuyang pagbabahagi, at pag-uugali ng cutoff.

Ang Ang Li-polymer battery quality control system ay nagbibigay ng karagdagang impormasyon tungkol sa cell consistency, process monitoring, electrical verification, at finished-battery control.

Konklusyon

Ang isang PCM at isang BMS ay maaaring parehong maprotektahan ang isang LiPo na baterya, ngunit ang mga ito ay idinisenyo para sa iba't ibang antas ng responsibilidad ng system.

Ang PCM ay karaniwang nagbibigay ng mahalagang boltahe, kasalukuyang, at short-circuit na proteksyon sa isang compact, low-complexity na circuit. Maaaring angkop ito kapag may predictable load ang device, hindi nangangailangan ng detalyadong impormasyon ng baterya, at pinangangasiwaan ang normal na pag-charge at shutdown sa iba pang bahagi ng system.

Ang isang BMS ay nagiging mas may kaugnayan kapag ang baterya ay dapat na subaybayan ang maramihang mga pangkat ng serye, balanse ang mga cell, tantiyahin ang natitirang kapasidad, itala ang mga pagkakamali, patotohanan ang pack, o makipag-ugnayan sa host device.

Ang pagpili ay hindi dapat nakabatay lamang sa laki ng pack, kapasidad, o bilang ng serye. Ang isang maliit na single-cell device ay maaaring mangailangan ng matalinong pamamahala, habang ang isang mas malaking pack ay maaaring kailangan lang ng mahusay na tinukoy na pangunahing proteksyon. Gayundin, hindi ginagarantiyahan ng label ng PCM o BMS ang mga partikular na function ng temperatura, pagbabalanse, pagsukat, o komunikasyon.

Ang panghuling detalye ng proteksyon ay dapat tumugma sa cell chemistry, load profile, charger, kasalukuyang path, operating temperature, standby target, device software, at inaasahang pag-uugali ng fault. Ang pagkumpirma sa mga kinakailangang ito bago ang paggawa ng sample ay nakakatulong na maiwasan ang mga istorbo na pagsasara, hindi tumpak na pag-uulat ng baterya, labis na pag-init, at muling disenyo ng produkto sa huling yugto.

Mga Madalas Itanong

Ano ang pangunahing pagkakaiba sa pagitan ng isang PCM at isang BMS?

Ang isang PCM ay pangunahing nagbibigay ng proteksyon sa electrical fault, habang ang isang BMS ay maaaring pagsamahin ang proteksyon sa pagsubaybay, pagbabalanse, pagtatantya ng estado, mga diagnostic, at komunikasyon. Ang eksaktong mga function ay nag-iiba sa pagitan ng mga produkto, kaya ang detalye ay mas maaasahan kaysa sa pangalan.

Kailangan ba ng bawat baterya ng LiPo ng PCM o BMS?

Ang isang rechargeable lithium polymer na baterya ay nangangailangan ng naaangkop na diskarte sa proteksyon sa antas ng system. Ang proteksyon ay maaaring isama sa battery pack, device, o iba pang qualified circuit, depende sa arkitektura ng produkto. Hindi dapat gamitin ang cell nang walang validated na overcharge, over-discharge, over-current, short-circuit, charging, at thermal control na naaangkop sa application.

Ang PCM ba ay pareho sa isang proteksyon na PCB?

Ang mga termino ay kadalasang ginagamit nang palitan. Ang PCB ay teknikal na tumutukoy sa naka-print na circuit board mismo, habang ang PCM ay tumutukoy sa kumpletong module ng proteksyon ng circuit. Sa mga komersyal na panipi ng baterya, gayunpaman, ang mga supplier ay maaaring gumamit ng PCM, PCB, at protection board para sa mga katulad na asembliya.

Maaari bang balansehin ng isang PCM ang mga cell?

Ang ilang mga multi-cell na module ng proteksyon ay may kasamang pagbabalanse, ngunit maraming mga pangunahing PCM ang hindi. Kung kinakailangan ang pagbabalanse, ang panimulang boltahe, kasalukuyang, katumpakan, at mga kondisyon ng pagpapatakbo nito ay dapat na tahasang tukuyin.

Maaari bang singilin ng BMS ang baterya ng LiPo?

Hindi naman kailangan. Maaaring subaybayan o kontrolin ng BMS kung pinapayagan ang pag-charge, ngunit karaniwang kinokontrol ng hiwalay na charger ang kinakailangang profile ng kasalukuyang at boltahe. Pinagsasama ng ilang integrated circuit ang mga function ng pag-charge at pamamahala ng baterya, kaya dapat kumpirmahin ang aktwal na arkitektura.

Kailangan ba ng 1S LiPo na baterya ng BMS?

Maaaring kailanganin lang ng isang basic na 1S pack ang isang PCM, ngunit maaaring naaangkop ang isang BMS kung ang device ay nangangailangan ng tumpak na state-of-charge na pag-uulat, kasalukuyang pagsukat, komunikasyon, pagpapatunay, pag-log ng pagkakamali, o iba pang matalinong pag-andar.

Kailangan ba ng 2S na baterya ang 2S BMS?

Nangangailangan ito ng proteksyon at monitoring circuit na idinisenyo para sa dalawang grupo ng boltahe na konektado sa serye. Ang produkto ay maaaring tawaging 2S BMS o 2S PCM, ngunit dapat itong subaybayan ang parehong mga grupo at tumugma sa chemistry, kasalukuyang, boltahe sa pagsingil, at mga kinakailangan sa pagbabalanse.

Lagi bang mas ligtas ang BMS kaysa sa PCM?

Hindi. Ang kaligtasan ay nakasalalay sa kumpletong disenyo, mga rating ng bahagi, mga setting ng proteksyon, kalidad ng cell, charger, mga wiring, connector, mekanikal na konstruksyon, at pagpapatunay. Ang isang wastong tinukoy na PCM ay maaaring maging mas naaangkop kaysa sa isang hindi magandang tugmang BMS.

Nagbibigay ba ang isang NTC ng proteksyon sa temperatura nang mag-isa?

Hindi. Ang isang NTC ay isang sangkap na pandama ng temperatura. Dapat itong basahin ng charger, host device, PCM, o BMS at gawin ang kinakailangang pagkilos kapag lumampas ang temperatura sa tinukoy na mga limitasyon.

Paano ko pipiliin ang kasalukuyang rating ng isang PCM o BMS?

Gamitin ang maximum na tuloy-tuloy na kasalukuyang device, peak current, peak duration, startup o stall current, charging current, at operating temperature. Suriin din ang mga pagkalugi ng MOSFET, layout ng board, wire, connector, pagbaba ng boltahe, mga limitasyon ng pagtuklas, at pagganap ng thermal.

Aling opsyon ang kumonsumo ng mas kaunting standby power?

Ang pangunahing PCM ay karaniwang kumukonsumo ng mas kaunting kapangyarihan kaysa sa isang mayaman sa tampok na BMS, ngunit ang mga aktwal na halaga ay nag-iiba nang malaki. Ikumpara ang operating, sleep, shutdown, at shipping-mode current gamit ang totoong mga detalye ng circuit.

Maaari bang i-customize ang PCM o BMS para sa isang OEM device?

Oo. Ang mga limitasyon ng proteksyon, bilang ng serye, kasalukuyang kakayahan, mga sensor ng temperatura, pagbabalanse, komunikasyon, pagsukat ng gasolina, connector, pinout, haba ng wire, pisikal na dimensyon, at pag-uugali sa pagbawi ay maaaring idisenyo ayon sa mga kinakailangan ng device.