Paano Magdisenyo ng 18650 Battery Pack na may BMS

Ang pagdidisenyo ng 18650 na battery pack na may BMS ay nangangailangan ng higit pa sa pagkonekta ng ilang cell nang magkasama. Dapat tumugma ang pack sa boltahe, kapasidad, kasalukuyang, sukat, paraan ng pag-charge, temperatura ng pagpapatakbo, at mga kinakailangan sa proteksyon ng device.

Pinagsasama ng isang maaasahang disenyo ang mga cell na maayos na tumugma, ang tamang pagsasaayos ng serye-parallel, isang naaangkop na sistema ng pamamahala ng baterya, pagbabalanse ng cell, proteksyon sa makina, at kontroladong pagsusuri sa pagpapatunay.

Ano ang 18650 Battery Pack na may BMS?

Ang isang 18650 na battery pack ay ginawa sa pamamagitan ng pagkonekta ng mga cylindrical na 18650 na lithium-ion na mga cell sa serye, parallel, o kumbinasyon ng pareho.

• Ang mga koneksyon sa serye ay nagpapataas ng boltahe.

• Ang mga parallel na koneksyon ay nagpapataas ng kapasidad at kasalukuyang kakayahan.

• Sinusubaybayan at pinoprotektahan ng BMS ang battery pack habang nagcha-charge at nagdidischarge.

Halimbawa, ang isang 3S2P na battery pack ay naglalaman ng tatlong serye ng mga pangkat, na may dalawang cell na magkatulad na konektado sa loob ng bawat pangkat. Ang pack ay naglalaman ng anim na cell sa kabuuan.

Ang isang maayos na idinisenyong BMS ay maaaring magbigay ng:

• Proteksyon sa sobrang singil ng cell

• Proteksyon sa sobrang paglabas ng cell

• Proteksyon ng overcurrent

• Proteksyon ng short-circuit

• Proteksyon sa sobrang temperatura

• Proteksyon sa pag-charge sa mababang temperatura

• Pagsubaybay sa boltahe ng cell

• Pagbalanse ng cell

• Mga function ng komunikasyon o fuel-gauge

Ang BMS ay hindi isang charger o isang voltage converter. Hindi nito mapapalitan ang isang maayos na idinisenyong charger, angkop na mga cell, tamang mga kable, o sapat na mekanikal na proteksyon.

1. Magsimula sa Mga Kinakailangan sa Device

Ang disenyo ng baterya ay dapat magsimula sa device kaysa sa available na cell ng baterya.

Bago pumili ng cell o BMS, tukuyin ang:

• Kinakailangang operating boltahe

• Minimum at maximum na input boltahe

• Ninanais na oras ng pagpapatakbo

• Patuloy na kasalukuyang

• Peak o kasalukuyang startup

• Kasalukuyang nagcha-charge

• Magagamit na espasyo sa pag-install

• Mga kinakailangan sa connector at cable

• Temperatura ng pagpapatakbo

• Inaasahang ikot ng buhay

• Mga kinakailangan sa komunikasyon

• Mga kinakailangan sa sertipikasyon at transportasyon

Tukuyin ang Kinakailangang Saklaw ng Boltahe

Maaaring mangailangan ang device ng regulated 12 V output, 11.1 V nominal na baterya, o mas malawak na input range. Ang mga kinakailangang ito ay hindi mapapalitan.

Dapat isaalang-alang ng disenyo ang:

• Nominal na boltahe ng baterya

• Pinakamataas na boltahe sa pagsingil

• Minimum na operating boltahe

• BMS overvoltage cutoff

• BMS undervoltage cutoff

• Pagbaba ng boltahe sa ilalim ng pagkarga

• Mga kinakailangan sa boltahe ng anumang DC-DC converter

Tinutukoy ng napiling bilang ng serye ang nominal, full-charge, at cutoff na boltahe ng pack; ang Ipinapakita ng 18650 na gabay sa boltahe ng baterya kung paano nagbabago ang mga halagang ito sa mga karaniwang configuration ng pack.

Sukatin ang Continuous at Peak Current

Ang isang aparato ay maaaring gumuhit ng kaunting kasalukuyang sa panahon ng normal na operasyon ngunit nangangailangan ng isang mataas na kasalukuyang pulso kapag nagsimula ang isang motor, transmitter, pump, o wireless module.

Ang disenyo ay dapat makilala sa pagitan ng:

• Patuloy na operating kasalukuyang

• Kasalukuyang startup

• Short-term peak current

• Kasalukuyang nagcha-charge

• Naka-standby na kasalukuyang

• Average na kasalukuyang sa panahon ng kumpletong duty cycle

Ang isang BMS na sumusuporta sa average na kasalukuyang ngunit hindi mahawakan ang peak current ay maaaring idiskonekta ang pack sa panahon ng startup.

Ang mga kagamitang may mataas na kapangyarihan ay maaari ding mangailangan ng a high-discharge na baterya sa halip na isang karaniwang 18650 cell na nakatuon sa enerhiya.

Suriin ang Available na Space

Ang pisikal na disenyo ay dapat isaalang-alang ang higit sa diameter at haba ng mga cell. Dapat din itong isama:

• Cell spacing

• Mga materyales sa pagkakabukod

• Mga nikel o tansong busbar

• Mga sukat ng board ng BMS

• Mga bahagi ng proteksyon

• Thermistors

• Mga cable at konektor

• Mga pader ng enclosure

• Mga mounting point

• Puwang ng init-dissipation

Ang isang baterya ay maaaring may tamang mga detalye ng kuryente ngunit hindi pa rin magkasya sa loob ng device pagkatapos idagdag ang BMS, mga kable, at pagkakabukod.

2. Piliin at Itugma ang 18650 Cells

Dapat piliin ang mga cell ayon sa aktwal na profile ng pag-load at operating environment.

Kabilang sa mga mahahalagang pagtutukoy ang:

• Chemistry ng cell

• Nominal na boltahe

• Na-rate na kapasidad

• Pinakamataas na tuloy-tuloy na kasalukuyang paglabas

• Kakayahan sa paglabas ng pulso

• Inirerekomenda ang kasalukuyang pag-charge

• Saklaw ng temperatura ng pagpapatakbo

• Mga kondisyon ng cycle-life

• Pinakamataas na boltahe ng pagsingil

• Mga kondisyon ng paglabas ng cutoff

• Mga sukat ng cell

• Panloob na pagtutol

Dapat bigyang-priyoridad ang datasheet ng tagagawa ng cell kaysa sa pangkalahatang online na mga detalye. Ang dalawang 18650 na cell ay maaaring may parehong pisikal na laki ngunit ganap na magkaibang kapasidad, pagganap ng paglabas, at mga limitasyon sa pagsingil.

Huwag Paghaluin ang Mga Walang Katumbas na Cell

Ang mga cell na ginagamit sa parehong pack ay dapat na karaniwang may pareho:

• Manufacturer

• Modelo

• Chemistry

• Na-rate na kapasidad

• Batch ng produksyon, kung posible

• Edad at kasaysayan ng paggamit

Ang paghahalo ng bago at ginamit na mga cell, iba't ibang tatak, o iba't ibang mga modelo ng kapasidad ay maaaring lumikha ng kawalan ng timbang sa boltahe at hindi pantay na pagbabahagi ng kasalukuyang.

Maaaring maabot ng mas mahinang cell ang overcharge o undervoltage threshold bago ang iba pang mga cell. Maaaring idiskonekta ng BMS ang buong pack kahit na ang kabuuang boltahe ng pack ay mukhang katanggap-tanggap.

Para sa produksyon ng OEM, ang mga papasok na cell ay dapat suriin para sa:

• Open-circuit na boltahe

• Kapasidad

• Panloob na pagtutol

• Pisikal na pinsala

• Kondisyon ng pagkakabukod

• Lot consistency

Ang mga na-recover o hindi na-verify na mga cell ay hindi dapat gamitin sa isang komersyal na pack ng baterya.

3. Tukuyin ang Series at Parallel Configuration

Ang series-parallel configuration ay karaniwang nakasulat bilang S at P . Tinutukoy ng notasyon ng S/P kung paano pinagsama ang boltahe, kapasidad, at kasalukuyang kakayahan. Ang mga relasyon na ito ay inilalarawan sa pamamagitan ng karaniwan serye at parallel na 18650 na mga configuration ng baterya.

• Kinakatawan ng S ang bilang ng mga pangkat ng cell na konektado sa serye.

• Ang P ay kumakatawan sa bilang ng mga cell na konektado sa parallel sa bawat pangkat.

Ang mga pangunahing ugnayan ay:

Pack nominal voltage ≈ Series count × Cell nominal voltage Pack capacity ≈ Parallel count × Cell capacity Total cell count = Series count × Parallel count 

Tumataas din ang kasalukuyang kakayahan sa parallel na bilang, ngunit ang aktwal na resulta ay depende sa discharge rating ng cell, BMS rating, welds, wires, connectors, at thermal condition.

Karaniwang 18650 Pack Configurations

Ang eksaktong boltahe ay nakasalalay sa datasheet ng cell at ang sistema ng pagsingil na ginamit para sa pack.

Halimbawa: Pagdidisenyo ng 3S2P Pack

Ipagpalagay na ang napiling 18650 cell ay mayroong:

• Nominal na boltahe: 3.6 V

• Kapasidad: 2.5 Ah

• Pinakamataas na tuluy-tuloy na paglabas: 10 A

Ang isang 3S2P pack ay magbibigay ng humigit-kumulang:

• Nominal na boltahe: 10.8 V

• Kapasidad: 5 Ah

• Enerhiya: humigit-kumulang 54 Wh

• Kabuuang mga cell: 6

• Theoretical parallel current capability: humigit-kumulang 20 A bago isaalang-alang ang BMS, mga kable, temperatura, at mga margin ng kaligtasan

Kung ang tinukoy na nominal na boltahe ng cell ay 3.7 V, ang pack ay karaniwang ilalarawan bilang isang 11.1 V nominal pack sa halip.

Ang BMS para sa halimbawang ito ay dapat na idinisenyo para sa isang 3-series-cell na configuration. Ang isang 4S BMS ay hindi angkop dahil lamang ito ay may mas mataas na rating ng boltahe.

Unawain ang Mga Pangkat ng Serye sa isang Parallel Pack

Sa isang 3S2P pack, kadalasang sinusubaybayan ng BMS ang tatlong seryeng grupo sa halip na anim na ganap na independiyenteng mga boltahe ng cell.

Ang dalawang cell sa bawat parallel na grupo ay nagbabahagi ng parehong boltahe ng kuryente. Sinusubaybayan ng BMS ang boltahe ng bawat pangkat ng serye at binabalanse ang mga grupo habang nagcha-charge.

Ginagawa nitong mahalaga ang pagtutugma ng cell at parallel-group construction. Ang mahinang koneksyon, nasirang cell, o high-resistance weld sa loob ng isang parallel group ay maaaring magdulot ng hindi pantay na distribusyon ng kasalukuyang.

4. Kalkulahin ang Kapasidad, Enerhiya, at Runtime

Ang kapasidad ay karaniwang ipinahayag sa ampere-hours, habang ang enerhiya ay ipinahayag sa watt-hours. 

Ang tinatayang pagkalkula ng enerhiya ay:

Pack energy sa Wh ≈ Nominal na boltahe × Kapasidad sa Ah 

Para sa halimbawa ng 3S2P:

10.8 V × 5 Ah = humigit-kumulang 54 Wh 

Ang tinantyang runtime ay maaaring kalkulahin bilang:

Runtime sa oras ≈ Nagagamit na enerhiya ng baterya sa Wh ÷ Power ng device sa W 

Kung patuloy na kumukonsumo ang device ng 10 W:

54 Wh ÷ 10 W = humigit-kumulang 5.4 na oras 

Sa pagsasagawa, ang magagamit na runtime ay magiging mas mababa dahil sa:

• Pagkalugi ng DC-DC converter

• Mga limitasyon sa cutoff ng BMS

• Pagbaba ng boltahe sa ilalim ng pagkarga

• Temperatura ng cell

• Pagtanda

• Mataas na discharge rate

• Reserba ng kaligtasan

• Mga pagbabago sa pagkonsumo ng kuryente ng device

Para sa mga variable-load na device, ang average na power sa buong operating cycle ay mas kapaki-pakinabang kaysa sa maximum power lang. Para sa mas kumpletong pagtatantya, pagsamahin ang nominal na boltahe sa magagamit na enerhiya, kahusayan sa conversion, mga limitasyon ng cutoff, temperatura, at ang aktwal na profile ng pagkarga sa 18650 na kapasidad ng pack ng baterya at mga kalkulasyon ng runtime.

Ang Ang 18650 battery pack calculator ay maaaring magbigay ng paunang pagtatantya ng bilang ng serye, parallel na bilang, boltahe ng pack, kapasidad, enerhiya, at runtime.

5. Piliin ang Tamang BMS

Dapat piliin ang BMS pagkatapos matukoy ang series-parallel configuration.

Ang isang detalye ng BMS ay dapat tumugma sa mga sumusunod na parameter.

Bilang ng Serye

Dapat tumugma ang BMS sa bilang ng mga pangkat ng serye:

• 2S pack → 2S BMS

• 3S pack → 3S BMS

• 4S pack → 4S BMS

• 6S pack → 6S BMS

Ang bilang ng serye ay mas mahalaga kaysa sa kabuuang bilang ng mga cell. Ang isang 3S2P pack ay nangangailangan pa rin ng 3S BMS.

Tuloy-tuloy at Peak Current

Ang BMS na tuloy-tuloy na discharge rating ay dapat lumampas sa tuloy-tuloy na kasalukuyang ng device. Dapat ding saklawin ng peak rating ang startup at transient current.

Dapat isaalang-alang ng disenyo ang kumpletong kasalukuyang landas, kabilang ang:

• Rating ng cell discharge

• BMS MOSFET rating

• Ang nikel o tanso ay magkakaugnay

• Mga piyus

• Mga wire

• Mga konektor

• Mga bakas ng PCB

• Temperatura ng enclosure

Ang isang BMS ay maaaring may mataas na nominal na kasalukuyang rating ngunit nangangailangan pa rin ng pagbaba kapag naka-install sa isang maliit, mahinang bentilasyon na enclosure.

Kasalukuyang Nagcha-charge

Dapat suportahan ng BMS ang inilaan na kasalukuyang singilin. Ang charger, cell, BMS, connector, at mga wiring ay dapat magkatugma lahat.

Ang kasalukuyang pag-charge ay dapat piliin ayon sa detalye ng pag-charge ng cell at ang kinakailangang buhay ng serbisyo. Ang isang mas mabilis na pagsingil ay hindi awtomatikong isang mas mahusay na pagsingil kung ito ay lumilikha ng labis na init o pinabilis ang pagtanda ng cell.

Mga Threshold ng Proteksyon

Ang mga sumusunod na parameter ng BMS ay nangangailangan ng maingat na pagsusuri:

• Cell overvoltage threshold

• Cell undervoltage threshold

• Overcurrent threshold

• Short-circuit na tugon

• Overtemperature threshold

• Mababang temperatura na limitasyon sa pagsingil

• Mga kondisyon sa pagbawi

• Oras ng pagkaantala ng proteksyon

• Pagbabalanse ng boltahe ng pagsisimula

• Pagbabalanse ng kasalukuyang

Ang mga value na ito ay dapat na tugma sa cell datasheet at sa detalye ng BMS. Ang isang unibersal na hanay ng mga limitasyon ng proteksyon ay hindi angkop para sa bawat 18650 cell.

Cell monitoring, charge at discharge control, at fault handling ang bumubuo sa core ng istraktura ng sistema ng pamamahala ng baterya.

Komunikasyon at Fuel-Gauge Function

Ang ilang mga application ay nangangailangan lamang ng pangunahing proteksyon. Ang iba ay nangangailangan ng:

• State-of-charge na pagtatantya

• Pagsubaybay sa estado ng kalusugan

• Pagpapatunay ng baterya

• SMBus, I⊃2;C, CAN, o UART na komunikasyon

• Pagkalkula ng natitirang-runtime

• Fault logging

• Komunikasyon ng host-device

Ang mga kagamitang medikal, pang-industriya na device, at smart portable na produkto ay maaaring mangailangan ng smart BMS sa halip na isang basic protection board.

6. Paano Pinoprotektahan ng BMS ang isang 18650 Battery Pack

Karaniwang sinusubaybayan ng BMS ang mga indibidwal na grupo ng serye at dinidiskonekta ang baterya kapag may nakitang hindi ligtas na kondisyon.

Ang isang pack-level na pagbabasa ng boltahe ay hindi maaaring palaging ibunyag ang kondisyon ng bawat pangkat ng serye. Maaaring maabot ng isang mahinang grupo ang limitasyon ng proteksyon nito habang ang kabuuang boltahe ng pack ay lumalabas na normal pa rin.

Para sa kadahilanang iyon, ang mga multi-cell pack ay nangangailangan ng maaasahang cell-group sensing at lohika ng proteksyon sa halip na simpleng pagsubaybay sa kabuuang boltahe.

7. Bakit Mahalaga ang Cell Balancing

Ang mga cell sa isang series pack ay hindi nananatiling ganap na magkapareho sa buong buhay ng kanilang serbisyo.

Maaaring magkaroon ng kawalan ng timbang sa boltahe dahil sa:

• Maliit na pagkakaiba sa pagmamanupaktura

• Hindi pantay na panloob na pagtutol

• Iba't ibang panimulang estado ng pagsingil

• Hindi pantay na temperatura

• Pagtanda

• Mga pagkakaiba sa self-discharge

• Hindi pare-pareho ang weld o connector resistance

• Paulit-ulit na high-current na operasyon

Maaaring limitahan ng pinakamahinang pangkat ng serye ang magagamit na kapasidad ng buong pack. Maaaring maabot nito ang pinakamataas na limitasyon ng boltahe habang nagcha-charge o ang mas mababang limitasyon ng boltahe sa panahon ng paglabas bago ang iba pang mga grupo. Dahil ang mga pagkakaiba sa kapasidad, panloob na resistensya, at boltahe ay nakakaapekto sa parehong kasalukuyang pagbabahagi at timing ng proteksyon, ang pagtutugma ng cell sa isang 18650 na battery pack ay dapat ituring bilang bahagi ng proseso ng disenyo.

Passive Cell Balancing

Ang passive balancing ay ang mas simpleng diskarte. Binabawasan nito ang boltahe ng mas mataas na boltahe na grupo ng cell sa pamamagitan ng pag-convert ng kaunting sobrang enerhiya sa init.

Ang pangunahing bentahe nito ay:

• Simpleng disenyo ng circuit

• Mas mababang gastos

• Madaling pagsasama

• Malawak na kakayahang magamit

• Angkop para sa maraming mga compact na pack ng baterya

Ang limitasyon ay ang labis na enerhiya ay nawala bilang init. Ang passive balancing ay maaari ding tumagal ng medyo matagal na panahon kapag malaki ang imbalance.

Aktibong Pagbalanse ng Cell

Ang aktibong pagbabalanse ay naglilipat ng enerhiya mula sa mas mataas na boltahe na pangkat patungo sa mas mababang boltahe na grupo sa halip na iwaksi ang lahat ng labis na enerhiya bilang init.

Maaaring mag-alok ang diskarteng ito:

• Mas mababang pagkalugi sa pagbabalanse

• Mas mahusay na kahusayan sa mas malalaking pack

• Mas epektibong paggamit ng magagamit na kapasidad

• Mas mahusay na pagiging angkop para sa hinihingi na mga kondisyon ng pagbibisikleta

Kasama sa mga tradeoff ang:

• Mas mataas na gastos

• Mas kumplikadong control circuitry

• Karagdagang disenyo at gawain sa pagpapatunay

• Mas maraming espasyo at thermal na pagsasaalang-alang

Ang passive na pagbabalanse ay kadalasang angkop para sa mga compact, cost-sensitive na pack na may mahusay na katugmang mga cell. Ang aktibong pagbabalanse ay nagiging mas kaakit-akit kapag ang pack ay malaki, madalas na cycle, limitado sa espasyo, o kinakailangan upang mapanatili ang mahigpit na pangmatagalang pagkakapare-pareho ng boltahe.

Nag-aayos ba ang Balanse ng Masamang Cell?

Hindi. Maaaring itama ng pagbabalanse ang mga limitadong pagkakaiba sa pagitan ng mga malulusog na selula, ngunit hindi nito maaayos ang isang nasira, may edad, o abnormal na self-discharging cell.

Kung ang isang pangkat ng serye ay paulit-ulit na lumayo sa iba, siyasatin:

• Kapasidad ng cell

• Panloob na pagtutol

• Leakage o self-discharge

• kalidad ng hinang

• BMS sensing wires

• Mga pagkakaiba sa temperatura

• Paglaban ng konektor

Ang paulit-ulit na kawalan ng timbang ay karaniwang isang senyales na ang disenyo ng cell, koneksyon, o pack ay nangangailangan ng pansin. Ang pagtaas ng kasalukuyang pagbabalanse lamang ay maaaring hindi malutas ang problema.

8. Disenyo ng Mechanical at Electrical Pack

Ang pagganap ng elektrikal ay isang bahagi lamang ng isang maaasahang 18650 battery pack.

Gumamit ng Kontroladong Proseso ng Interconnection

Ang mga komersyal na pack ng baterya ay karaniwang gumagamit ng kinokontrol na spot welding o isa pang kwalipikadong paraan ng pagkakabit. Ang direktang paghihinang sa mga cylindrical na lithium-ion na mga cell ay maaaring maglipat ng labis na init sa cell at lumikha ng mga pangmatagalang panganib sa pagiging maaasahan.

Dapat kontrolin ng disenyo ng pagkakabit:

• Lakas ng weld

• Kasalukuyang-path resistance

• Pagbuo ng init

• Panlaban sa panginginig ng boses

• Mga sukat ng tab at busbar

• Pag-uugali ng fuse-link

• Pag-uulit ng produksyon

Protektahan ang mga Cell Terminal

Ang positibong terminal ng isang 18650 cell ay dapat na protektado ng angkop na mga bahagi ng pagkakabukod, tulad ng mga insulating ring at proteksyon ng fish-paper.

Maaaring kailanganin din ng pack ang:

• Mga separator ng cell

• Mga insulating sheet

• Mga hadlang sa terminal

• Mga materyales na anti-abrasion

• Mga materyales na lumalaban sa apoy

• Proteksyon laban sa paggalaw ng cell

• Clearance sa paligid ng BMS board

Ang isang maluwag na cell o nasira na pagkakabukod ay maaaring lumikha ng isang panloob na maikling circuit.

Idisenyo ang Thermal Path

Ang thermal na disenyo ay dapat isaalang-alang ang parehong mga cell at ang BMS.

Maaaring kasama sa disenyo ang:

• Ang mga thermistor ay nakakabit sa mga kinatawang lokasyon ng cell

• Pagsubaybay sa temperatura malapit sa pinakamainit na lugar

• Mga heat path palayo sa mga MOSFET

• Paglilipat ng init ng bentilasyon o enclosure

• Spacing sa pagitan ng mga bahagi na bumubuo ng init

• Proteksyon laban sa mga panlabas na pinagmumulan ng init

Dapat ipakita ng lokasyon ng thermistor ang aktwal na panganib sa thermal. Ang paglalagay ng sensor na malayo sa mga cell ay maaaring makagawa ng hindi tumpak na pagbabasa ng temperatura.

Maingat na Piliin ang Mga Wire at Connectors

Ang pagpili ng cable at connector ay dapat isaalang-alang:

• Patuloy na kasalukuyang

• Pinakamataas na kasalukuyang

• Haba ng cable

• Pagbaba ng boltahe

• Temperatura

• Kilusang mekanikal

• Mga ikot ng pagsasama

• Mga kinakailangan sa pag-lock

• Proteksyon ng polarity

Ang isang connector na na-rate para sa average na kasalukuyang ay maaari pa ring mabigo sa ilalim ng paulit-ulit na startup pulse o mataas na temperatura.

9. Subukan at Patunayan ang Battery Pack

Ang isang production-ready pack ay dapat ma-validate sa electrical, mechanically, thermally, at functionally.

Pagsusuri sa Antas ng Cell

Bago ang pagpupulong, Ang pagsubok sa 18650 na kapasidad ng baterya at kalusugan ay nagbibigay ng kapasidad, panloob na paglaban, at data ng boltahe na kailangan para sa pagtutugma ng cell.

• Pagkakakilanlan ng cell

• Open-circuit na boltahe

• Kapasidad

• Panloob na pagtutol

• Pisikal na kalagayan

• Pagkakabukod

• Pagtutugma sa pagitan ng mga cell

Pagsubok sa Antas ng Pack

Pagkatapos ng pagpupulong, i-verify:

• Kabuuang boltahe ng pakete

• Boltahe ng bawat pangkat ng serye

• Tamang BMS wire sequence

• Pag-uugali sa pag-charge

• Pag-uugali sa pagdiskarga

• Proteksyon sa sobrang bayad

• Proteksyon sa sobrang paglabas

• Proteksyon ng overcurrent

• Short-circuit na tugon sa isang kinokontrol na setup ng laboratoryo

• Proteksyon sa temperatura

• Pagbalanse ng pag-uugali

• Polarity ng connector

• Mga function ng komunikasyon, kung naaangkop

Pagsubok sa Application

Dapat ding masuri ang pack sa loob ng huling device.

Maaaring kabilang sa mga nauugnay na pagsusulit ang:

• Pagsusuri sa startup at peak-load

• Patuloy na runtime

• Oras ng pag-charge

• Operasyon sa mababa at mataas na temperatura

• Temperatura ng enclosure

• Pagsubok sa vibration at drop

• Pagsusuri ng ikot

• Standby-kasalukuyang pagsubok

• Pangmatagalang imbakan

• Pagsubok sa transportasyon at sertipikasyon

Ang pagsubok ay dapat magpatuloy sa pamamagitan ng sample, pilot, at mga yugto ng produksyon. Ang isang baterya na mahusay na gumaganap sa isang bukas na setup ng laboratoryo ay maaaring mag-iba sa loob ng isang compact enclosure.

10. Mga Karaniwang Pagkakamali sa Disenyo ng 18650 Battery Pack

Pagpili ng BMS Bago Tukuyin ang Pack

Dapat sundin ng BMS ang bilang ng serye, kasalukuyan, paraan ng pagsingil, mga kinakailangan sa temperatura, at mga pangangailangan sa komunikasyon. Ang pagpili muna ng generic na BMS ay kadalasang nagdudulot ng mga problema sa pagsasama.

Umaasa Lamang sa Total Pack Voltage

Ang kabuuang boltahe ay hindi nagpapakita kung ang isang pangkat ng serye ay mas mahina kaysa sa iba. Ang pagsubaybay ng indibidwal na grupo ay mahalaga para sa mga multi-cell pack.

Paggamit ng Iba't ibang Cell sa Isang Pack

Ang iba't ibang mga kapasidad, panloob na resistensya, o antas ng pagtanda ay maaaring magdulot ng hindi pantay na kasalukuyang pagbabahagi at mga paglalakbay sa maagang proteksyon.

Pagtrato sa BMS bilang isang Charger

Maaaring protektahan at subaybayan ng BMS ang pack, ngunit hindi nito pinapalitan ang charger ng a chemistry- at series-matched charging profile . Dapat pa ring ibigay ng charger ang tinukoy na boltahe, kasalukuyang, kontrol ng CC/CV, at gawi sa pagwawakas para sa napiling pack.

Hindi pinapansin ang Peak Current

Ang isang aparato ay maaaring gumana sa panahon ng normal na operasyon ngunit isara kapag ang isang motor, transmitter, pump, o processor ay lumikha ng isang maikling kasalukuyang surge.

Walang Iniiwan na Thermal Margin

Ang mga rating ng cell at BMS ay maaaring bawasan ng mataas na temperatura ng kapaligiran, mahinang bentilasyon, at isang compact na enclosure.

Nilaktawan ang Balancing Validation

Ang isang BMS ay maaaring magsama ng isang function ng pagbabalanse, ngunit hindi iyon awtomatikong nagpapatunay na ang pagbabalanse ng kasalukuyang, activation boltahe, timing, at pag-uugali ng temperatura ay angkop para sa application.

11. Impormasyon na Magbibigay ng OEM Battery Manufacturer

Ang isang tagagawa ng baterya ay maaaring bumuo ng isang mas tumpak na solusyon kapag ang mga unang kinakailangan ay kumpleto na.

Ang isang kapaki-pakinabang na pakete ng detalye ay dapat kasama ang:

Kapag tinukoy ang mga kinakailangang ito, maaaring bumuo ang ZERNE mga custom na 18650 na solusyon sa battery pack sa paligid ng kinakailangang boltahe, kapasidad, dimensyon, connector, BMS, at mga kundisyon ng produksyon. Para sa mga proyektong nangangailangan ng tapos na pack kaysa sa mga loose cell, ZERNE's 18650 Battery Pack ayon sa kinakailangang mga detalye ng elektrikal at mekanikal. Maaaring i-configure ang mga opsyon ng

Mga FAQ

Ilang 18650 cell ang kailangan para makagawa ng battery pack?

Ang kabuuang bilang ng mga cell ay kinakalkula bilang:

Kabuuang mga cell = Bilang ng serye × Parallel na bilang 

Halimbawa, ang isang 3S2P pack ay nangangailangan ng anim na cell.

Anong BMS ang kailangan ko para sa 3S2P 18650 battery pack?

Ang isang 3S2P pack ay karaniwang nangangailangan ng isang BMS na idinisenyo para sa tatlong pangkat ng serye. Ang parallel na bilang ay nakakaapekto sa kapasidad at kasalukuyang kakayahan, habang ang rating ng serye ng BMS ay dapat tumugma sa bilang ng mga pangkat ng serye.

Ang kasalukuyang rating ng BMS ay dapat ding tumugma sa tuluy-tuloy at peak load na kinakailangan ng pack.

Kailangan ba ng BMS ang bawat 18650 battery pack?

Karamihan sa mga rechargeable na multi-cell lithium-ion pack ay nangangailangan ng angkop na proteksyon at sistema ng pagsubaybay. Ang eksaktong arkitektura ay maaaring isang BMS, PCM, o isang mas advanced na smart battery system depende sa application.

Ang mga komersyal na kagamitan ay dapat gumamit ng disenyo ng proteksyon batay sa aktwal na profile ng panganib nito sa halip na isang generic na board na pinili lamang ng boltahe.

Awtomatikong binabalanse ba ng isang BMS ang lahat ng mga cell?

Tanging isang BMS na may function ng pagbabalanse ang makakapagbalanse ng mga pangkat ng serye. Gayunpaman, ang pagbabalanse ay karaniwang idinisenyo upang itama ang mga limitadong pagkakaiba sa pagitan ng mga malulusog na grupo.

Hindi nito kayang ayusin ang isang nasira o matanda nang cell.

Maaari bang magamit ang iba't ibang 18650 cell sa parehong pack ng baterya?

Ito ay karaniwang hindi inirerekomenda. Ang mga cell sa parehong pack ay dapat tumugma sa modelo, kimika, kapasidad, edad, at kundisyon ng kuryente.

Ang paggamit ng hindi tugmang mga cell ay maaaring magdulot ng hindi pantay na pag-charge, pagbawas ng kapasidad, sobrang pag-init, at maagang mga biyahe sa proteksyon.

Mas malakas ba ang 3S2P pack kaysa sa 3S1P pack?

Ang isang 3S2P pack ay may kaparehong nominal na boltahe gaya ng isang 3S1P pack, ngunit humigit-kumulang dalawang beses ang kapasidad at mas malaking kasalukuyang kakayahan kapag ang mga cell ay naitugma nang maayos.

Naglalaman din ito ng dobleng dami ng mga cell at nangangailangan ng mas maraming pisikal na espasyo.

Mas maganda ba ang passive o active na pagbabalanse?

Wala alinman sa opsyon ang angkop para sa bawat aplikasyon.

Ang passive na pagbabalanse ay kadalasang naaangkop para sa mga compact, cost-sensitive na pack na may mahusay na katugmang mga cell. Maaaring maging kapaki-pakinabang ang aktibong pagbabalanse kapag ang kahusayan, paggamit ng kapasidad, laki ng pack, o pangmatagalang hindi balanseng pagganap ay lalong mahalaga.

Maaari bang taasan ng BMS ang boltahe ng baterya?

Hindi. Sinusubaybayan at pinoprotektahan ng BMS ang baterya. Hindi ito gumagana bilang boost converter.

Kung ang aparato ay nangangailangan ng isang regulated output boltahe, isang hiwalay na DC-DC converter ay maaaring kailanganin.

Paano dapat masuri ang isang 18650 pack bago ang mass production?

Dapat munang masuri ang pack sa antas ng cell at prototype, na sinusundan ng kinokontrol na pagsingil, pagdiskarga, proteksyon, pagbabalanse, thermal, mekanikal, at mga pagsubok sa aplikasyon.

Dapat ipakita ng panghuling plano sa pagsubok ang cell datasheet, detalye ng BMS, mga kinakailangan sa device, at mga naaangkop na pamantayan sa pagsunod.

Konklusyon

Ang isang maaasahang 18650 na battery pack na may BMS ay nagsisimula sa mga kinakailangan ng device. Ang disenyo ay dapat pagkatapos ay lumipat sa pagpili ng cell, serye-parallel na pagsasaayos, kapasidad at kasalukuyang mga kalkulasyon, pagpili ng BMS, disenyo ng proteksyon, pagbabalanse, mekanikal na pagsasama, at pagsubok sa pagpapatunay.

Ang mga pangunahing prinsipyo ay:

• Itugma ang boltahe ng pack sa kumpletong hanay ng pagpapatakbo ng device.

• Gumamit ng mga cell na may mga katugmang detalye at kundisyon ng kuryente.

• Piliin ang BMS ayon sa bilang ng serye, kasalukuyan, pagsingil, temperatura, at mga kinakailangan sa komunikasyon.

• Subaybayan ang mga indibidwal na grupo ng serye sa halip na umasa lamang sa kabuuang boltahe ng pack.

• Patunayan ang pagbabalanse at proteksyon sa ilalim ng makatotohanang mga kondisyon sa pagpapatakbo.

• Tratuhin ang mechanical construction, connectors, insulation, at thermal design bilang bahagi ng kaligtasan ng baterya.

Para sa mga developer ng kagamitan na nangangailangan ng pack na inangkop sa partikular na boltahe, kapasidad, dimensyon, connector, BMS, at mga kinakailangan sa produksyon, maaaring mabawasan ng naka-customize na disenyo ng baterya ang panganib sa pagsasama mula sa prototype hanggang sa mass production.