बीएमएस के साथ 18650 बैटरी पैक कैसे डिज़ाइन करें

बीएमएस के साथ 18650 बैटरी पैक को डिजाइन करने के लिए कई कोशिकाओं को एक साथ जोड़ने से कहीं अधिक की आवश्यकता होती है। पैक को डिवाइस के वोल्टेज, क्षमता, करंट, आयाम, चार्जिंग विधि, ऑपरेटिंग तापमान और सुरक्षा आवश्यकताओं से मेल खाना चाहिए।

एक विश्वसनीय डिज़ाइन उचित रूप से मिलान की गई कोशिकाओं, सही श्रृंखला-समानांतर कॉन्फ़िगरेशन, एक उपयुक्त बैटरी प्रबंधन प्रणाली, सेल संतुलन, यांत्रिक सुरक्षा और नियंत्रित सत्यापन परीक्षण को जोड़ती है।

बीएमएस के साथ 18650 बैटरी पैक क्या है?

एक 18650 बैटरी पैक बेलनाकार 18650 लिथियम-आयन कोशिकाओं को श्रृंखला, समानांतर या दोनों के संयोजन से जोड़कर बनाया जाता है।

• श्रृंखला कनेक्शन वोल्टेज बढ़ाते हैं।

• समानांतर कनेक्शन क्षमता और वर्तमान क्षमता को बढ़ाते हैं।

• एक बीएमएस चार्जिंग और डिस्चार्जिंग के दौरान बैटरी पैक की निगरानी और सुरक्षा करता है।

उदाहरण के लिए, एक 3S2P बैटरी पैक में तीन श्रृंखला समूह होते हैं, प्रत्येक समूह के भीतर समानांतर में दो सेल जुड़े होते हैं। पैक में कुल छह सेल हैं।

एक उचित रूप से डिज़ाइन किया गया बीएमएस प्रदान कर सकता है:

• सेल ओवरचार्ज सुरक्षा

• सेल ओवर-डिस्चार्ज सुरक्षा

• अतिवर्तमान सुरक्षा

• शॉर्ट-सर्किट सुरक्षा

• अधिक तापमान से सुरक्षा

• कम तापमान वाली चार्जिंग सुरक्षा

• सेल वोल्टेज की निगरानी

• कोशिका संतुलन

• संचार या ईंधन-गेज कार्य

बीएमएस कोई चार्जर या वोल्टेज कनवर्टर नहीं है। यह उचित रूप से डिज़ाइन किए गए चार्जर, उपयुक्त सेल, सही वायरिंग या पर्याप्त यांत्रिक सुरक्षा को प्रतिस्थापित नहीं कर सकता है।

1. डिवाइस आवश्यकताओं से प्रारंभ करें

बैटरी का डिज़ाइन उपलब्ध बैटरी सेल के बजाय डिवाइस से शुरू होना चाहिए।

सेल या बीएमएस का चयन करने से पहले, परिभाषित करें:

• आवश्यक ऑपरेटिंग वोल्टेज

• न्यूनतम और अधिकतम इनपुट वोल्टेज

• वांछित परिचालन समय

• निरंतर धारा

• पीक या स्टार्टअप करंट

• चार्जिंग करंट

• उपलब्ध स्थापना स्थान

• कनेक्टर और केबल आवश्यकताएँ

• परिचालन तापमान

• अपेक्षित चक्र जीवन

• संचार आवश्यकताएँ

• प्रमाणीकरण और परिवहन आवश्यकताएँ

आवश्यक वोल्टेज रेंज को परिभाषित करें

डिवाइस को एक विनियमित 12 वी आउटपुट, 11.1 वी नाममात्र बैटरी, या एक व्यापक इनपुट रेंज की आवश्यकता हो सकती है। ये आवश्यकताएँ विनिमेय नहीं हैं।

डिज़ाइन को इस पर ध्यान देना चाहिए:

• नाममात्र बैटरी वोल्टेज

• अधिकतम चार्जिंग वोल्टेज

• न्यूनतम ऑपरेटिंग वोल्टेज

• बीएमएस ओवरवॉल्टेज कटऑफ

• बीएमएस अंडरवोल्टेज कटऑफ

• लोड के तहत वोल्टेज गिरना

• किसी भी डीसी-डीसी कनवर्टर की वोल्टेज आवश्यकताएँ

चयनित श्रृंखला गणना पैक के नाममात्र, पूर्ण-चार्ज और कटऑफ वोल्टेज को निर्धारित करती है; 18650 बैटरी वोल्टेज गाइड दिखाता है कि ये मान सामान्य पैक कॉन्फ़िगरेशन में कैसे बदलते हैं।

सतत और चरम धारा को मापें

एक उपकरण सामान्य ऑपरेशन के दौरान थोड़ा करंट खींच सकता है लेकिन मोटर, ट्रांसमीटर, पंप या वायरलेस मॉड्यूल चालू होने पर उच्च करंट पल्स की आवश्यकता होती है।

डिज़ाइन को इनमें अंतर करना चाहिए:

• निरंतर चालू धारा

• स्टार्टअप चालू

• अल्पकालिक शिखर धारा

• चार्जिंग करंट

• स्टैंडबाय करंट

• संपूर्ण कर्तव्य चक्र के दौरान औसत धारा

एक बीएमएस जो औसत करंट का समर्थन करता है लेकिन चरम करंट को संभाल नहीं सकता है वह स्टार्टअप के दौरान पैक को डिस्कनेक्ट कर सकता है।

उच्च शक्ति वाले उपकरणों की भी आवश्यकता हो सकती है उच्च-डिस्चार्ज बैटरी । मानक ऊर्जा-केंद्रित 18650 सेल के बजाय

उपलब्ध स्थान की जाँच करें

भौतिक डिज़ाइन को कोशिकाओं के व्यास और लंबाई से अधिक ध्यान में रखना चाहिए। इसमें यह भी शामिल होना चाहिए:

• सेल रिक्ति

• इन्सुलेशन सामग्री

• निकेल या तांबे की बसबार

• बीएमएस बोर्ड आयाम

• सुरक्षा घटक

• थर्मिस्टर

• केबल और कनेक्टर

• बाड़े की दीवारें

• बढ़ते बिंदु

• ताप अपव्यय स्थान

एक बैटरी में सही विद्युत विनिर्देश हो सकते हैं लेकिन बीएमएस, वायरिंग और इन्सुलेशन जोड़े जाने के बाद भी वह डिवाइस के अंदर फिट नहीं हो पाती है।

2. 18650 सेल का चयन करें और मिलान करें

सेल का चयन वास्तविक लोड प्रोफ़ाइल और ऑपरेटिंग वातावरण के अनुसार किया जाना चाहिए।

महत्वपूर्ण विशिष्टताओं में शामिल हैं:

• कोशिका रसायन

• नाममात्र वोल्टेज

• रेटेड क्षमता

• अधिकतम निरंतर डिस्चार्ज करंट

• पल्स डिस्चार्ज क्षमता

• अनुशंसित चार्जिंग करंट

• तापमान रेंज आपरेट करना

• चक्र-जीवन की स्थितियाँ

• अधिकतम चार्ज वोल्टेज

• डिस्चार्ज कटऑफ़ स्थितियाँ

• सेल आयाम

• आंतरिक प्रतिरोध

सेल निर्माता की डेटाशीट को सामान्य ऑनलाइन विशिष्टताओं पर प्राथमिकता दी जानी चाहिए। दो 18650 कोशिकाओं का भौतिक आकार समान हो सकता है लेकिन क्षमता, डिस्चार्ज प्रदर्शन और चार्जिंग सीमाएं पूरी तरह से भिन्न हो सकती हैं।

बेजोड़ सेलों को मिश्रित न करें

एक ही पैक में उपयोग की जाने वाली कोशिकाओं में सामान्यतः समान होना चाहिए:

• उत्पादक

• नमूना

• रसायन विज्ञान

• रेटेड क्षमता

• उत्पादन बैच, जहां संभव हो

• आयु और उपयोग का इतिहास

नई और प्रयुक्त कोशिकाओं, विभिन्न ब्रांडों या विभिन्न क्षमता मॉडलों को मिलाने से वोल्टेज असंतुलन और असमान वर्तमान साझाकरण पैदा हो सकता है।

एक कमज़ोर सेल अन्य सेलों से पहले ओवरचार्ज या अंडरवोल्टेज सीमा तक पहुँच सकता है। समग्र पैक वोल्टेज स्वीकार्य प्रतीत होने पर भी बीएमएस पूरे पैक को डिस्कनेक्ट कर सकता है।

OEM उत्पादन के लिए, आने वाली कोशिकाओं की जाँच की जानी चाहिए:

• ओपन-सर्किट वोल्टेज

• क्षमता

• आंतरिक प्रतिरोध

• शारीरिक क्षति

• इन्सुलेशन की स्थिति

• बहुत सी एकरूपता

पुनर्प्राप्त या असत्यापित सेल का उपयोग व्यावसायिक बैटरी पैक में नहीं किया जाना चाहिए।

3. श्रृंखला और समानांतर विन्यास निर्धारित करें

श्रृंखला-समानांतर विन्यास सामान्यतः S और P के रूप में लिखा जाता है । एस/पी नोटेशन यह निर्धारित करता है कि वोल्टेज, क्षमता और वर्तमान क्षमता कैसे संयुक्त हैं। इन रिश्तों को सामान्य के माध्यम से चित्रित किया गया है श्रृंखला और समानांतर 18650 बैटरी विन्यास.

• S श्रृंखला से जुड़े सेल समूहों की संख्या का प्रतिनिधित्व करता है।

• P प्रत्येक समूह में समानांतर में जुड़ी कोशिकाओं की संख्या को दर्शाता है।

मूल संबंध हैं:

पैक नाममात्र वोल्टेज ≈ श्रृंखला गिनती × सेल नाममात्र वोल्टेज पैक क्षमता ≈ समानांतर गिनती × सेल क्षमता कुल सेल गिनती = श्रृंखला गिनती × समानांतर गिनती 

समानांतर गणना के साथ वर्तमान क्षमता भी बढ़ती है, लेकिन वास्तविक परिणाम सेल की डिस्चार्ज रेटिंग, बीएमएस रेटिंग, वेल्ड, तार, कनेक्टर और थर्मल स्थितियों पर निर्भर करता है।

सामान्य 18650 पैक विन्यास

सटीक वोल्टेज सेल डेटाशीट और पैक के लिए उपयोग की जाने वाली चार्जिंग प्रणाली पर निर्भर करता है।

उदाहरण: 3S2P पैक डिज़ाइन करना

मान लें कि चयनित 18650 सेल में:

• नाममात्र वोल्टेज: 3.6 वी

• क्षमता: 2.5 आह

• अधिकतम निरंतर निर्वहन: 10 ए

एक 3S2P पैक लगभग प्रदान करेगा:

• नाममात्र वोल्टेज: 10.8 वी

• क्षमता: 5 आह

• ऊर्जा: लगभग 54 Wh

• कुल कोशिकाएँ: 6

• सैद्धांतिक समानांतर वर्तमान क्षमता: बीएमएस, वायरिंग, तापमान और सुरक्षा मार्जिन पर विचार करने से पहले लगभग 20 ए

यदि सेल का निर्दिष्ट नाममात्र वोल्टेज 3.7 वी है, तो पैक को आम तौर पर इसके बजाय 11.1 वी नाममात्र पैक के रूप में वर्णित किया जाएगा।

इस उदाहरण के लिए बीएमएस को 3-श्रृंखला-सेल कॉन्फ़िगरेशन के लिए डिज़ाइन किया जाना चाहिए। 4S BMS केवल इसलिए उपयुक्त नहीं है क्योंकि इसकी वोल्टेज रेटिंग अधिक है।

समानांतर पैक में श्रृंखला समूहों को समझें

3एस2पी पैक में, बीएमएस आमतौर पर छह पूरी तरह से स्वतंत्र सेल वोल्टेज के बजाय तीन श्रृंखला समूहों की निगरानी करता है।

प्रत्येक समानांतर समूह में दो सेल समान विद्युत वोल्टेज साझा करते हैं। बीएमएस प्रत्येक श्रृंखला समूह के वोल्टेज की निगरानी करता है और चार्जिंग के दौरान समूहों को संतुलित करता है।

यह कोशिका मिलान और समानांतर-समूह निर्माण को महत्वपूर्ण बनाता है। एक समानांतर समूह के अंदर एक खराब कनेक्शन, क्षतिग्रस्त सेल, या उच्च-प्रतिरोध वेल्ड असमान वर्तमान वितरण का कारण बन सकता है।

4. क्षमता, ऊर्जा और रनटाइम की गणना करें

क्षमता सामान्यतः एम्पीयर-घंटे में व्यक्त की जाती है, जबकि ऊर्जा वाट-घंटे में व्यक्त की जाती है। 

अनुमानित ऊर्जा गणना इस प्रकार है:

ऊर्जा को Wh में पैक करें ≈ नाममात्र वोल्टेज × क्षमता Ah में 

3S2P उदाहरण के लिए:

10.8 V × 5 Ah = लगभग 54 Wh 

अनुमानित रनटाइम की गणना इस प्रकार की जा सकती है:

रनटाइम घंटों में ≈ उपयोग करने योग्य बैटरी ऊर्जा Wh में ÷ डिवाइस की शक्ति W में 

यदि उपकरण लगातार 10 W की खपत करता है:

54 Wh ÷ 10 W = लगभग 5.4 घंटे 

व्यवहार में, प्रयोग करने योग्य रनटाइम निम्न कारणों से कम होगा:

• डीसी-डीसी कनवर्टर नुकसान

• बीएमएस कटऑफ सीमाएं

• लोड के तहत वोल्टेज गिरना

• सेल तापमान

• बुढ़ापा

• उच्च निर्वहन दर

• सुरक्षा आरक्षित

• डिवाइस की बिजली खपत में परिवर्तन

परिवर्तनीय-लोड उपकरणों के लिए, संपूर्ण ऑपरेटिंग चक्र पर औसत शक्ति अकेले अधिकतम शक्ति की तुलना में अधिक उपयोगी है। अधिक संपूर्ण अनुमान के लिए, नाममात्र वोल्टेज को प्रयोग करने योग्य ऊर्जा, रूपांतरण दक्षता, कटऑफ सीमा, तापमान और वास्तविक लोड प्रोफ़ाइल के साथ संयोजित करें। 18650 बैटरी पैक क्षमता और रनटाइम गणना.

18650 बैटरी पैक कैलकुलेटर श्रृंखला गणना, समानांतर गणना, पैक वोल्टेज, क्षमता, ऊर्जा और रनटाइम का प्रारंभिक अनुमान प्रदान कर सकता है।

5. सही बीएमएस चुनें

श्रृंखला-समानांतर कॉन्फ़िगरेशन निर्धारित होने के बाद बीएमएस का चयन किया जाना चाहिए।

एक बीएमएस विनिर्देश निम्नलिखित मापदंडों से मेल खाना चाहिए।

शृंखला गणना

बीएमएस को श्रृंखला समूहों की संख्या से मेल खाना चाहिए:

• 2एस पैक → 2एस बीएमएस

• 3एस पैक → 3एस बीएमएस

• 4एस पैक → 4एस बीएमएस

• 6एस पैक → 6एस बीएमएस

श्रृंखला की गिनती कोशिकाओं की कुल संख्या से अधिक महत्वपूर्ण है। 3S2P पैक के लिए अभी भी 3S BMS की आवश्यकता होती है।

सतत एवं चरम धारा

बीएमएस निरंतर डिस्चार्ज रेटिंग डिवाइस की निरंतर धारा से अधिक होनी चाहिए। शिखर रेटिंग में स्टार्टअप और क्षणिक वर्तमान को भी शामिल किया जाना चाहिए।

डिज़ाइन को संपूर्ण वर्तमान पथ पर विचार करना चाहिए, जिसमें शामिल हैं:

• सेल डिस्चार्ज रेटिंग

• बीएमएस एमओएसएफईटी रेटिंग

• निकल या तांबा आपस में जुड़ते हैं

• फ़्यूज़

• तारों

• कनेक्टर्स

• पीसीबी निशान

• बाड़े का तापमान

एक बीएमएस की नाममात्र वर्तमान रेटिंग उच्च हो सकती है लेकिन छोटे, खराब हवादार बाड़े में स्थापित होने पर भी उसे व्युत्पन्न करने की आवश्यकता होती है।

चार्जिंग करंट

बीएमएस को इच्छित चार्जिंग करंट का समर्थन करना चाहिए। चार्जर, सेल, बीएमएस, कनेक्टर और वायरिंग सभी संगत होने चाहिए।

चार्जिंग करंट को सेल के चार्जिंग विनिर्देश और आवश्यक सेवा जीवन के अनुसार चुना जाना चाहिए। तेज़ चार्ज स्वचालित रूप से बेहतर चार्ज नहीं होता है यदि यह अत्यधिक गर्मी पैदा करता है या सेल उम्र बढ़ने में तेजी लाता है।

सुरक्षा सीमाएँ

निम्नलिखित बीएमएस मापदंडों की सावधानीपूर्वक समीक्षा की आवश्यकता है:

• सेल ओवरवॉल्टेज सीमा

• सेल अंडरवोल्टेज सीमा

• ओवरकरंट दहलीज

• शॉर्ट-सर्किट प्रतिक्रिया

• अतितापमान सीमा

• कम तापमान वाली चार्जिंग सीमा

• पुनर्प्राप्ति शर्तें

• सुरक्षा विलंब समय

• प्रारंभ वोल्टेज को संतुलित करना

• वर्तमान संतुलन

ये मान सेल डेटाशीट और बीएमएस विनिर्देश के साथ संगत होने चाहिए। सुरक्षा सीमाओं का एक सार्वभौमिक सेट प्रत्येक 18650 सेल के लिए उपयुक्त नहीं है।

सेल मॉनिटरिंग, चार्ज और डिस्चार्ज नियंत्रण, और फॉल्ट हैंडलिंग इसका मूल है बैटरी प्रबंधन प्रणाली संरचना.

संचार और ईंधन-गेज कार्य

कुछ अनुप्रयोगों को केवल बुनियादी सुरक्षा की आवश्यकता होती है। दूसरों की आवश्यकता है:

• राज्य-प्रभारी अनुमान

• स्वास्थ्य की स्थिति की निगरानी

• बैटरी प्रमाणीकरण

• SMBus, I⊃2;C, CAN, या UART संचार

• शेष-रनटाइम गणना

• दोष लॉगिंग

• होस्ट-डिवाइस संचार

चिकित्सा उपकरण, औद्योगिक उपकरण और स्मार्ट पोर्टेबल उत्पादों को बुनियादी सुरक्षा बोर्ड के बजाय स्मार्ट बीएमएस की आवश्यकता हो सकती है।

6. एक बीएमएस 18650 बैटरी पैक की सुरक्षा कैसे करता है

एक बीएमएस आम तौर पर अलग-अलग श्रृंखला समूहों की निगरानी करता है और असुरक्षित स्थिति का पता चलने पर बैटरी को डिस्कनेक्ट कर देता है।

एक पैक-स्तरीय वोल्टेज रीडिंग हमेशा प्रत्येक श्रृंखला समूह की स्थिति को प्रकट नहीं कर सकती है। एक कमज़ोर समूह अपनी सुरक्षा सीमा तक पहुँच सकता है जबकि कुल पैक वोल्टेज अभी भी सामान्य दिखाई देता है।

उस कारण से, मल्टी-सेल पैक को सरल कुल-वोल्टेज निगरानी के बजाय विश्वसनीय सेल-समूह सेंसिंग और सुरक्षा तर्क की आवश्यकता होती है।

7. सेल संतुलन क्यों मायने रखता है

एक श्रृंखला पैक में कोशिकाएँ अपने पूरे सेवा जीवन में पूरी तरह से समान नहीं रहती हैं।

वोल्टेज असंतुलन निम्न कारणों से विकसित हो सकता है:

• छोटे विनिर्माण अंतर

• असमान आंतरिक प्रतिरोध

• आवेश की विभिन्न प्रारंभिक अवस्थाएँ

• असमान तापमान

• बुढ़ापा

• स्व-निर्वहन मतभेद

• असंगत वेल्ड या कनेक्टर प्रतिरोध

• बार-बार उच्च-वर्तमान ऑपरेशन

सबसे कमजोर श्रृंखला समूह पूरे पैक की प्रयोग करने योग्य क्षमता को सीमित कर सकता है। यह चार्जिंग के दौरान ऊपरी वोल्टेज सीमा तक या अन्य समूहों से पहले डिस्चार्ज के दौरान निचली वोल्टेज सीमा तक पहुंच सकता है। क्योंकि क्षमता, आंतरिक प्रतिरोध और वोल्टेज में अंतर वर्तमान साझाकरण और सुरक्षा समय दोनों को प्रभावित करता है, 18650 बैटरी पैक में सेल मिलान को डिज़ाइन प्रक्रिया के भाग के रूप में माना जाना चाहिए।

निष्क्रिय सेल संतुलन

निष्क्रिय संतुलन सबसे सरल तरीका है। यह थोड़ी मात्रा में अतिरिक्त ऊर्जा को ऊष्मा में परिवर्तित करके उच्च-वोल्टेज सेल समूह के वोल्टेज को कम करता है।

इसके मुख्य लाभ हैं:

• सरल सर्किट डिजाइन

• कम लागत

• आसान एकीकरण

• व्यापक उपलब्धता

• कई कॉम्पैक्ट बैटरी पैक के लिए उपयुक्तता

सीमा यह है कि अतिरिक्त ऊर्जा ऊष्मा के रूप में नष्ट हो जाती है। असंतुलन महत्वपूर्ण होने पर निष्क्रिय संतुलन में भी अपेक्षाकृत लंबा समय लग सकता है।

सक्रिय कोशिका संतुलन

सक्रिय संतुलन सभी अतिरिक्त ऊर्जा को ऊष्मा के रूप में नष्ट करने के बजाय ऊर्जा को उच्च-वोल्टेज समूह से निम्न-वोल्टेज समूह में स्थानांतरित करता है।

यह दृष्टिकोण पेशकश कर सकता है:

• कम संतुलन हानि

• बड़े पैक में बेहतर दक्षता

• उपलब्ध क्षमता का अधिक प्रभावी उपयोग

• साइकिल चलाने की कठिन परिस्थितियों के लिए बेहतर उपयुक्तता

ट्रेडऑफ़ में शामिल हैं:

• अधिक लागत

• अधिक जटिल नियंत्रण सर्किटरी

• अतिरिक्त डिज़ाइन और सत्यापन कार्य

• अधिक स्थान और थर्मल संबंधी विचार

निष्क्रिय संतुलन अक्सर सुमेलित कोशिकाओं वाले कॉम्पैक्ट, लागत-संवेदनशील पैक के लिए उपयुक्त होता है। सक्रिय संतुलन तब अधिक आकर्षक हो जाता है जब पैक बड़ा होता है, बार-बार चक्रित होता है, जगह की कमी होती है, या लंबे समय तक वोल्टेज स्थिरता बनाए रखने की आवश्यकता होती है।

क्या संतुलन ख़राब सेल की मरम्मत करता है?

नहीं, संतुलन स्वस्थ कोशिकाओं के बीच सीमित अंतर को ठीक कर सकता है, लेकिन यह क्षतिग्रस्त, वृद्ध, या असामान्य रूप से स्व-निर्वहन कोशिका की मरम्मत नहीं कर सकता है।

यदि एक श्रृंखला समूह बार-बार दूसरों से दूर चला जाता है, तो निरीक्षण करें:

• सेल क्षमता

• आंतरिक प्रतिरोध

• रिसाव या स्व-निर्वहन

• वेल्ड गुणवत्ता

• बीएमएस सेंसिंग तार

• तापमान में अंतर

• कनेक्टर प्रतिरोध

बार-बार असंतुलन आमतौर पर एक संकेत है कि सेल, कनेक्शन या पैक डिज़ाइन पर ध्यान देने की आवश्यकता है। अकेले संतुलन धारा को बढ़ाने से समस्या का समाधान नहीं हो सकता है।

8. मैकेनिकल और इलेक्ट्रिकल पैक डिजाइन

विद्युत प्रदर्शन विश्वसनीय 18650 बैटरी पैक का केवल एक हिस्सा है।

नियंत्रित इंटरकनेक्शन प्रक्रिया का उपयोग करें

वाणिज्यिक बैटरी पैक आम तौर पर नियंत्रित स्पॉट वेल्डिंग या किसी अन्य योग्य इंटरकनेक्शन विधि का उपयोग करते हैं। बेलनाकार लिथियम-आयन कोशिकाओं को सीधे टांका लगाने से कोशिका में अत्यधिक गर्मी स्थानांतरित हो सकती है और दीर्घकालिक विश्वसनीयता जोखिम पैदा हो सकता है।

इंटरकनेक्शन डिज़ाइन को नियंत्रित करना चाहिए:

• वेल्ड ताकत

• धारा-पथ प्रतिरोध

• ऊष्मा उत्पन्न करना

• कंपन प्रतिरोध

• टैब और बसबार आयाम

• फ़्यूज़-लिंक व्यवहार

• उत्पादन की पुनरावृत्ति

सेल टर्मिनलों को सुरक्षित रखें

18650 सेल के सकारात्मक टर्मिनल को उपयुक्त इन्सुलेशन घटकों, जैसे इंसुलेटिंग रिंग और फिश-पेपर सुरक्षा से संरक्षित किया जाना चाहिए।

पैक की भी आवश्यकता हो सकती है:

• कोशिका विभाजक

• इन्सुलेशन शीट

• टर्मिनल बाधाएँ

• घर्षणरोधी सामग्री

• ज्वाला-मंदक सामग्री

• कोशिका संचलन से सुरक्षा

• बीएमएस बोर्ड के चारों ओर निकासी

ढीला सेल या क्षतिग्रस्त इन्सुलेशन आंतरिक शॉर्ट सर्किट पैदा कर सकता है।

थर्मल पथ डिज़ाइन करें

थर्मल डिज़ाइन को कोशिकाओं और बीएमएस दोनों पर विचार करना चाहिए।

डिज़ाइन में शामिल हो सकते हैं:

• प्रतिनिधि कोशिका स्थानों से जुड़े थर्मिस्टर्स

• सबसे गर्म क्षेत्र के पास तापमान की निगरानी

• गर्मी MOSFETs से दूर रहती है

• वेंटिलेशन या संलग्नक ताप स्थानांतरण

• गर्मी पैदा करने वाले घटकों के बीच अंतर

• बाहरी ताप स्रोतों से सुरक्षा

थर्मिस्टर स्थान को वास्तविक थर्मल जोखिम को प्रतिबिंबित करना चाहिए। सेंसर को कोशिकाओं से दूर रखने से तापमान की गलत रीडिंग आ सकती है।

तारों और कनेक्टर्स का चयन सावधानी से करें

केबल और कनेक्टर चयन पर विचार करना चाहिए:

• निरंतर धारा

• चरम धारा

• केबल लंबाई

• वोल्टेज घटाव

• तापमान

• यांत्रिक गति

• संभोग चक्र

• लॉकिंग आवश्यकताएँ

• ध्रुवीयता संरक्षण

औसत करंट के लिए रेट किया गया कनेक्टर बार-बार स्टार्टअप पल्स या ऊंचे तापमान के तहत भी विफल हो सकता है।

9. बैटरी पैक का परीक्षण और सत्यापन करें

उत्पादन के लिए तैयार पैक को विद्युत, यांत्रिक, थर्मल और कार्यात्मक रूप से मान्य किया जाना चाहिए।

सेल-स्तरीय परीक्षण

विधानसभा से पहले, 18650 बैटरी क्षमता और स्वास्थ्य का परीक्षण सेल मिलान के लिए आवश्यक क्षमता, आंतरिक-प्रतिरोध और वोल्टेज डेटा प्रदान करता है।

• कोशिका पहचान

• ओपन-सर्किट वोल्टेज

• क्षमता

• आंतरिक प्रतिरोध

• शारीरिक स्थिति

• इन्सुलेशन

• कोशिकाओं के बीच मिलान

पैक-स्तरीय परीक्षण

असेंबली के बाद, सत्यापित करें:

• कुल पैक वोल्टेज

• प्रत्येक श्रृंखला समूह का वोल्टेज

• सही बीएमएस तार अनुक्रम

• चार्जिंग व्यवहार

• निर्वहन व्यवहार

• अधिभार संरक्षण

• ओवर-डिस्चार्ज सुरक्षा

• अतिवर्तमान सुरक्षा

• नियंत्रित प्रयोगशाला सेटअप में शॉर्ट-सर्किट प्रतिक्रिया

• तापमान संरक्षण

• व्यवहार में संतुलन

• कनेक्टर ध्रुवता

• संचार कार्य, यदि लागू हो

अनुप्रयोग परीक्षण

पैक का परीक्षण अंतिम डिवाइस के अंदर भी किया जाना चाहिए।

प्रासंगिक परीक्षणों में शामिल हो सकते हैं:

• स्टार्टअप और पीक-लोड परीक्षण

• निरंतर रनटाइम

• चार्ज का समय

• निम्न और उच्च तापमान पर संचालन

• बाड़े का तापमान

• कंपन और ड्रॉप परीक्षण

• चक्र परीक्षण

• स्टैंडबाय-करंट परीक्षण

• लंबी अवधि का भंडारण

• परिवहन और प्रमाणन परीक्षण

परीक्षण को नमूना, पायलट और उत्पादन चरणों के माध्यम से आगे बढ़ना चाहिए। एक बैटरी जो एक खुली प्रयोगशाला सेटअप में अच्छा प्रदर्शन करती है, एक कॉम्पैक्ट बाड़े के अंदर अलग तरह से व्यवहार कर सकती है।

10. सामान्य 18650 बैटरी पैक डिज़ाइन गलतियाँ

पैक को परिभाषित करने से पहले बीएमएस का चयन करना

बीएमएस को श्रृंखला गणना, करंट, चार्जिंग विधि, तापमान आवश्यकताओं और संचार आवश्यकताओं का पालन करना चाहिए। पहले सामान्य बीएमएस चुनने से अक्सर एकीकरण संबंधी समस्याएं पैदा होती हैं।

केवल कुल पैक वोल्टेज पर निर्भर रहना

कुल वोल्टेज यह नहीं दिखाता है कि एक श्रृंखला समूह दूसरों की तुलना में काफी कमजोर है या नहीं। मल्टी-सेल पैक के लिए व्यक्तिगत समूह की निगरानी आवश्यक है।

एक पैक में विभिन्न कोशिकाओं का उपयोग करना

विभिन्न क्षमताएं, आंतरिक प्रतिरोध, या उम्र बढ़ने का स्तर असमान वर्तमान साझाकरण और समय से पहले सुरक्षा यात्राओं का कारण बन सकता है।

बीएमएस को चार्जर के रूप में मानना

एक बीएमएस पैक की सुरक्षा और निगरानी कर सकता है, लेकिन यह चार्जर को प्रतिस्थापित नहीं करता है रसायन विज्ञान- और श्रृंखला-मिलान चार्जिंग प्रोफ़ाइल । चार्जर को अभी भी चयनित पैक के लिए निर्दिष्ट वोल्टेज, करंट, सीसी/सीवी नियंत्रण और समाप्ति व्यवहार प्रदान करना होगा।

पीक करंट को नजरअंदाज करना

एक उपकरण सामान्य ऑपरेशन के दौरान काम कर सकता है, लेकिन जब मोटर, ट्रांसमीटर, पंप या प्रोसेसर में शॉर्ट करंट उछाल पैदा होता है तो वह बंद हो जाता है।

कोई थर्मल मार्जिन नहीं छोड़ना

सेल और बीएमएस रेटिंग को उच्च परिवेश तापमान, खराब वेंटिलेशन और एक कॉम्पैक्ट बाड़े द्वारा कम किया जा सकता है।

संतुलन सत्यापन को छोड़ना

एक बीएमएस में एक संतुलन फ़ंक्शन शामिल हो सकता है, लेकिन यह स्वचालित रूप से यह साबित नहीं करता है कि संतुलन वर्तमान, सक्रियण वोल्टेज, समय और तापमान व्यवहार अनुप्रयोग के लिए उपयुक्त हैं।

11. ओईएम बैटरी निर्माता को प्रदान करने के लिए जानकारी

प्रारंभिक आवश्यकताएं पूरी होने पर बैटरी निर्माता अधिक सटीक समाधान विकसित कर सकता है।

एक उपयोगी विनिर्देश पैकेज में शामिल होना चाहिए:

जब इन आवश्यकताओं को परिभाषित किया जाता है, तो ZERNE विकसित हो सकता है कस्टम 18650 बैटरी पैक समाधान । आवश्यक वोल्टेज, क्षमता, आयाम, कनेक्टर, बीएमएस और उत्पादन स्थितियों के आसपास उन परियोजनाओं के लिए जिन्हें ढीली कोशिकाओं के बजाय एक तैयार पैक की आवश्यकता होती है, ZERNE's 18650 बैटरी पैक विकल्पों को आवश्यक विद्युत और यांत्रिक विशिष्टताओं के अनुसार कॉन्फ़िगर किया जा सकता है।

पूछे जाने वाले प्रश्न

एक बैटरी पैक बनाने के लिए कितने 18650 सेल की आवश्यकता होती है?

कोशिकाओं की कुल संख्या की गणना इस प्रकार की जाती है:

कुल कोशिकाएँ = श्रृंखला गणना × समानांतर गणना 

उदाहरण के लिए, 3S2P पैक के लिए छह सेल की आवश्यकता होती है।

3एस2पी 18650 बैटरी पैक के लिए मुझे किस बीएमएस की आवश्यकता होगी?

3S2P पैक के लिए सामान्यतः तीन श्रृंखला समूहों के लिए डिज़ाइन किए गए BMS की आवश्यकता होती है। समानांतर गणना क्षमता और वर्तमान क्षमता को प्रभावित करती है, जबकि बीएमएस श्रृंखला रेटिंग को श्रृंखला समूहों की संख्या से मेल खाना चाहिए।

बीएमएस वर्तमान रेटिंग को पैक की निरंतर और चरम लोड आवश्यकताओं से भी मेल खाना चाहिए।

क्या प्रत्येक 18650 बैटरी पैक को बीएमएस की आवश्यकता है?

अधिकांश रिचार्जेबल मल्टी-सेल लिथियम-आयन पैक को उपयुक्त सुरक्षा और निगरानी प्रणाली की आवश्यकता होती है। एप्लिकेशन के आधार पर सटीक आर्किटेक्चर बीएमएस, पीसीएम या अधिक उन्नत स्मार्ट बैटरी सिस्टम हो सकता है।

वाणिज्यिक उपकरणों को केवल वोल्टेज द्वारा चुने गए सामान्य बोर्ड के बजाय अपने वास्तविक जोखिम प्रोफ़ाइल के आधार पर सुरक्षा डिज़ाइन का उपयोग करना चाहिए।

क्या बीएमएस स्वचालित रूप से सभी कोशिकाओं को संतुलित करता है?

केवल संतुलन फ़ंक्शन वाला बीएमएस ही श्रृंखला समूहों को संतुलित कर सकता है। फिर भी, संतुलन आमतौर पर स्वस्थ समूहों के बीच सीमित अंतर को ठीक करने के लिए डिज़ाइन किया गया है।

यह क्षतिग्रस्त या अत्यधिक पुरानी कोशिका की मरम्मत नहीं कर सकता।

क्या एक ही बैटरी पैक में अलग-अलग 18650 सेल का उपयोग किया जा सकता है?

आमतौर पर इसकी अनुशंसा नहीं की जाती है. एक ही पैक में सेल मॉडल, रसायन विज्ञान, क्षमता, आयु और विद्युत स्थिति में मेल खाने चाहिए।

बेमेल सेल्स का उपयोग करने से असमान चार्जिंग, कम क्षमता, ओवरहीटिंग और जल्दी सुरक्षा यात्राएं हो सकती हैं।

क्या 3S2P पैक 3S1P पैक से अधिक शक्तिशाली है?

3S2P पैक में 3S1P पैक के समान नाममात्र वोल्टेज होता है, लेकिन कोशिकाओं का ठीक से मिलान होने पर क्षमता और वर्तमान क्षमता लगभग दोगुनी हो जाती है।

इसमें दोगुनी कोशिकाएँ होती हैं और अधिक भौतिक स्थान की आवश्यकता होती है।

क्या निष्क्रिय या सक्रिय संतुलन बेहतर है?

प्रत्येक एप्लिकेशन के लिए कोई भी विकल्प उपयुक्त नहीं है.

निष्क्रिय संतुलन अक्सर सुमेलित कोशिकाओं वाले कॉम्पैक्ट, लागत-संवेदनशील पैक के लिए उपयुक्त होता है। सक्रिय संतुलन तब सार्थक हो सकता है जब दक्षता, क्षमता उपयोग, पैक आकार, या दीर्घकालिक असंतुलन प्रदर्शन विशेष रूप से महत्वपूर्ण हो।

क्या बीएमएस बैटरी वोल्टेज बढ़ा सकता है?

नहीं, एक बीएमएस बैटरी की निगरानी और सुरक्षा करता है। यह बूस्ट कनवर्टर के रूप में कार्य नहीं करता है।

यदि डिवाइस को एक विनियमित आउटपुट वोल्टेज की आवश्यकता होती है, तो एक अलग डीसी-डीसी कनवर्टर की आवश्यकता हो सकती है।

बड़े पैमाने पर उत्पादन से पहले 18650 पैक का परीक्षण कैसे किया जाना चाहिए?

पैक का पहले सेल और प्रोटोटाइप स्तर पर परीक्षण किया जाना चाहिए, उसके बाद नियंत्रित चार्जिंग, डिस्चार्जिंग, सुरक्षा, संतुलन, थर्मल, मैकेनिकल और एप्लिकेशन परीक्षण किया जाना चाहिए।

अंतिम परीक्षण योजना में सेल डेटाशीट, बीएमएस विनिर्देश, डिवाइस आवश्यकताओं और लागू अनुपालन मानकों को प्रतिबिंबित करना चाहिए।

निष्कर्ष

बीएमएस के साथ एक विश्वसनीय 18650 बैटरी पैक डिवाइस आवश्यकताओं से शुरू होता है। फिर डिज़ाइन को सेल चयन, श्रृंखला-समानांतर कॉन्फ़िगरेशन, क्षमता और वर्तमान गणना, बीएमएस चयन, सुरक्षा डिज़ाइन, संतुलन, यांत्रिक एकीकरण और सत्यापन परीक्षण के माध्यम से आगे बढ़ना चाहिए।

प्रमुख सिद्धांत हैं:

• पैक वोल्टेज को डिवाइस की पूरी ऑपरेटिंग रेंज से मिलाएं।

• संगत विशिष्टताओं और विद्युत स्थिति वाले सेल का उपयोग करें।

• श्रृंखला गणना, करंट, चार्जिंग, तापमान और संचार आवश्यकताओं के अनुसार बीएमएस का चयन करें।

• केवल कुल पैक वोल्टेज पर निर्भर रहने के बजाय व्यक्तिगत श्रृंखला समूहों की निगरानी करें।

• यथार्थवादी परिचालन स्थितियों के तहत संतुलन और सुरक्षा को मान्य करें।

• यांत्रिक निर्माण, कनेक्टर्स, इन्सुलेशन और थर्मल डिज़ाइन को बैटरी सुरक्षा का हिस्सा मानें।

उपकरण डेवलपर्स के लिए जिन्हें विशिष्ट वोल्टेज, क्षमता, आयाम, कनेक्टर, बीएमएस और उत्पादन आवश्यकताओं के लिए अनुकूलित पैक की आवश्यकता होती है, एक अनुकूलित बैटरी डिज़ाइन बड़े पैमाने पर उत्पादन के माध्यम से प्रोटोटाइप से एकीकरण जोखिम को कम कर सकता है।