PCM vs BMS untuk Baterai LiPo: Sistem Perlindungan Mana yang Dibutuhkan Perangkat Anda?

Baterai li-polimer membutuhkan lebih dari sekedar voltase dan kapasitas yang sesuai. Sistem proteksinya juga harus sesuai dengan kimia sel, jumlah seri, arus beban, metode pengisian daya, suhu pengoperasian, dan informasi yang diperlukan oleh perangkat host.

Dua istilah yang sering muncul dalam spesifikasi baterai: PCM, atau Modul Sirkuit Perlindungan, dan BMS, atau Sistem Manajemen Baterai.

PCM biasanya berfokus pada perlindungan kesalahan penting, seperti pengisian daya berlebih, pelepasan muatan berlebih, arus berlebih, dan pemutusan arus pendek. BMS dapat memberikan perlindungan yang sama sambil menambahkan fungsi seperti pemantauan kelompok sel, penyeimbangan, estimasi status biaya, pencatatan data, dan komunikasi.

Pembedaan itu berguna, namun tidak mutlak. Paket sel tunggal yang canggih mungkin memerlukan BMS, sedangkan rakitan multisel mungkin menggunakan papan pelindung yang relatif sederhana. Pemasok juga dapat menggunakan PCM, PCB, papan pelindung, dan BMS secara berbeda.

Oleh karena itu, pilihan yang tepat bergantung pada fungsi yang dibutuhkan perangkat Anda—tidak hanya pada nama rangkaiannya.

Panduan ini membandingkan fungsi PCM dan BMS, menjelaskan kapan masing-masing pendekatan mungkin sesuai, dan memberikan proses praktis untuk menentukan perlindungan untuk baterai lithium polimer.

Poin Penting

• PCM terutama dirancang untuk melepaskan baterai selama gangguan listrik tertentu.

• BMS biasanya menggabungkan perlindungan dengan fungsi pemantauan, estimasi, penyeimbangan, pengendalian, atau komunikasi yang lebih luas.

• PCM dan BMS bukanlah kategori produk yang distandarisasi secara universal.

• Spesifikasi sebenarnya dari sirkuit lebih penting daripada nama yang tercetak pada gambar atau kutipan.

• Paket sel tunggal mungkin masih memerlukan BMS saat perangkat memerlukan persentase baterai, autentikasi, diagnostik, atau komunikasi yang akurat.

• Paket multi-seri memerlukan pemantauan kelompok seri individual, meskipun papan pelindungnya disebut PCM.

• Penyeimbangan sel relevan dengan grup tegangan yang dihubungkan secara seri, bukan pada paket 1S konvensional.

• Baik PCM maupun BMS tidak secara otomatis diperlakukan sebagai pengisi daya baterai.

• Nilai trip arus berlebih tidak sama dengan rating arus kontinu yang aman.

• Sel tegangan tinggi memerlukan perlindungan dan ambang pengisian daya yang disesuaikan dengan bahan kimia sebenarnya.

• Perlindungan suhu hanya ada bila sensor, ambang batas, dan jalur kontrol yang diperlukan disertakan.

• Ukuran, arus siaga, biaya, kemampuan saat ini, dan kebutuhan komunikasi harus dievaluasi bersama.

• Pengujian tingkat paket dan tingkat perangkat diperlukan sebelum desain perlindungan disetujui untuk produksi.

Apa itu PCM dalam Paket Baterai LiPo?

PCM adalah singkatan dari Modul Sirkuit Proteksi . Ini juga biasa digambarkan sebagai papan pelindung atau papan sirkuit pelindung.

PCM tipikal berisi IC perlindungan, MOSFET pengisian dan pengosongan, resistor, kapasitor, dan jalur konduktif untuk membawa arus baterai. Tergantung pada desainnya, ini mungkin juga mencakup elemen penginderaan arus, sekering, antarmuka NTC, atau komponen lainnya.

Tujuan utamanya adalah untuk mencegah sel atau paket tetap berada dalam kondisi listrik abnormal tertentu.

Fungsi PCM Umum

PCM dasar mungkin menyediakan:

• Perlindungan tegangan berlebih

• Perlindungan tegangan pelepasan berlebih

• Debit perlindungan arus berlebih

• Mengisi perlindungan arus berlebih

• Perlindungan sirkuit pendek

• Mengisi dan melepaskan kontrol MOSFET

• Pemulihan setelah kondisi kesalahan

Fungsi tambahan mungkin termasuk:

• Penginderaan suhu

• Perlindungan tegangan lebih sekunder

• Sekering termal

• Identifikasi paket

• Deteksi kesalahan tertunda

• Pisahkan jalur kontrol pengisian dan pengosongan

Tidak semua modul proteksi mencakup semua fungsi ini. Misalnya, baterai mungkin memiliki kabel NTC yang dibaca oleh pengisi daya atau perangkat host, bukan oleh PCM itu sendiri.

Apa yang Biasanya Tidak Disediakan PCM Dasar

Modul proteksi konvensional biasanya tidak menawarkan fungsi lanjutan seperti:

• Pelaporan biaya negara yang akurat

• Estimasi kondisi kesehatan

• Penghitungan siklus

• Prediksi sisa waktu proses

• Pencatatan peristiwa atau kesalahan

• Kontrol penyeimbangan sel

• Komunikasi digital

• Otentikasi baterai

• Firmware yang dapat dikonfigurasi di lapangan

• Data diagnostik terperinci

Fungsi-fungsi ini memerlukan sirkuit pengukuran tambahan, algoritma, memori, atau antarmuka komunikasi.

Oleh karena itu, PCM dapat melindungi baterai tanpa memberi tahu perangkat berapa banyak sisa energi yang dapat digunakan atau mengapa pematian sebelumnya terjadi.

Apa itu BMS?

BMS adalah singkatan dari Sistem Manajemen Baterai . Ini mengacu pada kombinasi yang lebih luas dari fungsi pemantauan, perlindungan, kontrol, dan manajemen data baterai.

BMS dapat diimplementasikan menggunakan IC manajemen baterai khusus, IC pengukur bahan bakar, mikrokontroler, sensor arus dan suhu, sirkuit penyeimbang, MOSFET, memori, dan komponen komunikasi. Arsitektur pastinya bergantung pada jumlah sel dan kebutuhan perangkat.

Untuk pengenalan lebih luas tentang fungsi-fungsi ini, panduan ZERNE menjelaskan bagaimana sistem manajemen baterai memantau dan melindungi unit baterai.

Fungsi Umum BMS

Tergantung pada desainnya, BMS dapat menyediakan:

• Pemantauan tegangan sel atau kelompok seri

• Pemantauan tegangan paket

• Pengukuran arus pengisian dan pengosongan

• Pemantauan suhu

• Perlindungan pengisian berlebih dan pelepasan berlebih

• Perlindungan kelebihan arus dan arus pendek

• Penyeimbangan sel pasif atau aktif

• Estimasi biaya negara

• Estimasi kondisi kesehatan

• Perhitungan sisa kapasitas

• Penghitungan siklus

• Pencatatan kesalahan dan peristiwa

• Otentikasi baterai

• Kontrol pengisian dan pengosongan

• Komunikasi dengan perangkat host atau pengisi daya

• Ambang perlindungan yang dapat dikonfigurasi

• Manajemen tidur, siaga, dan bangun

BMS tidak secara otomatis menyertakan setiap fungsi dalam daftar ini. Beberapa sistem memberikan perlindungan dan keseimbangan tetapi tidak ada pengukur bahan bakar. Yang lain memberikan informasi status biaya yang akurat namun mengandalkan pelindung terpisah sebagai lapisan keamanan sekunder.

Fungsi yang diperlukan harus dinyatakan secara eksplisit dalam spesifikasi baterai.

PCM vs BMS: Perbedaan Paling Penting

Perbedaan praktisnya terletak pada cakupannya.

PCM pada dasarnya bertanya:

Apakah baterai telah memasuki kondisi gangguan listrik tertentu, dan haruskah pengisian atau pengosongan baterai dihentikan?

BMS juga mungkin bertanya:

Apa yang terjadi di dalam kemasan, berapa banyak energi yang tersisa, bagaimana sel menua, dan informasi atau tindakan apa yang diperlukan perangkat?

Ini tidak berarti bahwa PCM tidak aman atau BMS selalu lebih unggul. PCM yang dirancang dengan baik mungkin sepenuhnya sesuai untuk produk 1S kompak dengan persyaratan pengoperasian sederhana. Sistem manajemen rumit yang tidak perlu dapat menambah biaya, area sirkuit, waktu pengembangan, konsumsi siaga, dan pekerjaan integrasi perangkat lunak tanpa meningkatkan pengalaman pengguna.

Tujuannya adalah untuk memilih arsitektur paling sederhana yang memenuhi semua persyaratan kelistrikan, keselamatan, diagnostik, dan produk dengan margin desain yang sesuai.

Perbandingan PCM vs BMS

Tabel ini menjelaskan praktik industri yang umum dan bukan standar penamaan universal. Produk berlabel 'BMS' mungkin hanya menawarkan perlindungan pemutusan dasar, sedangkan papan lanjutan berlabel 'PCM' mungkin dilengkapi pemantauan atau penyeimbangan suhu.

Selalu bandingkan spesifikasi fungsional, rating sirkuit, dan persyaratan pengujian.

Cara Kerja Fungsi Proteksi PCM dan BMS

Desain PCM dan BMS mungkin memiliki beberapa fungsi perlindungan inti yang sama. Perbedaan utamanya adalah seberapa sering mereka memantau dan apa yang mereka lakukan terhadap informasi yang dikumpulkan.

Perlindungan Harga Berlebih

Perlindungan overcharge memonitor apakah sel atau grup seri melebihi ambang batas tegangan yang ditentukan selama pengisian.

Jika ambang batas waktu tunda yang ditentukan terlampaui, rangkaian proteksi dapat mematikan MOSFET pengisian daya dan menghentikan pengisian daya.

Tiga nilai harus dibedakan:

• Tegangan terminasi pengisi daya normal

• Tegangan deteksi perlindungan

• Tegangan pemulihan perlindungan

Ambang batas pengisian berlebih tidak boleh digunakan sebagai target pengisian normal. Ini adalah batas kesalahan yang dimaksudkan untuk merespons ketika regulasi muatan normal gagal atau terjadi kondisi abnormal.

Misalnya, sel konvensional 4,2 V dan sel tegangan tinggi yang dirancang untuk 4,35 V atau 4,4 V memerlukan parameter pengisian dan perlindungan yang berbeda. Sebuah produk yang menggunakan baterai polimer litium tegangan tinggi harus menggunakan ambang batas yang sesuai dengan sel yang dipilih, bukan papan pelindung baterai litium generik.

Perlindungan Pengosongan Berlebih

Perlindungan pelepasan berlebih memutus beban ketika tegangan yang dipantau turun di bawah batas yang ditentukan.

Fungsi ini membantu mencegah sel tetap berada dalam kondisi pelepasan berlebihan. Namun, pematian perangkat secara normal umumnya harus terjadi sebelum sirkuit proteksi mencapai ambang pemutusan daruratnya.

Jika perangkat beroperasi secara rutin hingga PCM atau BMS memutuskan paketnya, baterai mungkin mengalami:

• Shutdown perangkat secara tiba-tiba

• Mengurangi siklus hidup yang dapat digunakan

• Stres tegangan rendah yang berulang

• Kesulitan memulai ulang saat memuat

• Pelaporan persentase baterai tidak akurat

• Masalah pemulihan ketika tegangan sel sangat rendah

Oleh karena itu, strategi tegangan rendah perangkat host dan ambang batas perlindungan harus dikoordinasikan.

Perlindungan Arus Berlebih

Perlindungan arus berlebih merespons ketika arus pengisian atau pengosongan melebihi tingkat deteksi yang ditentukan untuk jangka waktu tertentu.

Pengaturan harus mengakomodasi peristiwa pemuatan yang valid seperti:

• Startup prosesor

• Transmisi radio meledak

• Pengaktifan motor

• Kios motor

• Aktivasi pompa

• Aliran masuk pemanas

• Pengisian kapasitor

• LED atau tampilan startup

• Kekuatan puncak sementara

Ambang batas yang terlalu rendah dapat menyebabkan gangguan penghentian. Ambang batas yang terlalu tinggi mungkin gagal melindungi sel, MOSFET, interkoneksi, kabel, atau konektor secara memadai.

Hubungan antara kapasitas baterai dan kemampuan pengosongan baterai dibahas lebih lanjut dalam panduan Peringkat baterai LiPo C.

Perlindungan Hubungan Pendek

Perlindungan hubung singkat merespons arus yang sangat tinggi atau perubahan tegangan yang cepat sesuai dengan gangguan resistansi rendah.

Pengoperasiannya bergantung pada lebih dari nilai saat ini. Parameter desain yang relevan meliputi:

• Metode deteksi

• Ambang batas deteksi

• Keterlambatan respons

• Waktu peralihan MOSFET

• Resistensi jalur arus

• Induktansi loop kesalahan

• Metode pemulihan

• Perilaku konektor

• Kemampuan arus gangguan sel

Label yang menyatakan 'perlindungan hubung singkat' tidak membuktikan bahwa paket akan berperilaku benar dalam setiap kemungkinan kesalahan eksternal. Perakitan yang telah selesai masih memerlukan pengujian kesalahan yang ditentukan.

Perlindungan Suhu

Perlindungan suhu dapat menggunakan satu atau lebih termistor NTC, sensor suhu IC, atau elemen penginderaan lainnya.

Sensor dapat dipantau dengan:

• Sirkuit perlindungan

• BMS

• Pengisi daya

• Perangkat tuan rumah

• Lebih dari satu sistem

Spesifikasi tersebut harus mengidentifikasi sistem mana yang membaca sensor dan sistem mana yang dapat menghentikan pengisian atau pengosongan.

Batas suhu mungkin berbeda untuk:

• Mengisi daya

• Debit terus menerus

• Debit puncak

• Penyimpanan

• Operasi suhu rendah

• Operasi suhu tinggi

Baterai dengan kabel NTC tidak secara otomatis mengalami pemutusan suhu otonom. NTC hanya dapat memberikan informasi kepada pengontrol lain.

Penyeimbangan Sel

Penyeimbangan membatasi perbedaan tegangan antara grup yang terhubung seri.

Rangkaian penyeimbang pasif dasar menghilangkan sejumlah kecil muatan dari kelompok tegangan tinggi selama pengisian. Sistem yang lebih canggih dapat mengontrol keseimbangan berdasarkan tegangan, status pengisian daya, suhu, atau status pengoperasian.

Penyeimbangan tidak diperlukan antara kelompok seri dalam paket 1S konvensional karena hanya ada satu kelompok tegangan. Paket 1S2P juga diperlakukan sebagai satu kelompok tegangan, meskipun sel paralelnya tetap harus dipasangkan.

Penyeimbangan tidak dapat memperbaiki:

• Sel yang rusak

• Kehilangan kapasitas yang parah

• Debit diri yang tinggi

• Pengelasan yang buruk

• Perbedaan resistensi yang besar

• Konfigurasi paket yang salah

• Pengisi daya yang tidak sesuai

Sebuah kelompok yang berulang kali mengembangkan ketidakseimbangan substansial memerlukan penyelidikan daripada hanya sekedar arus penyeimbang yang lebih tinggi.

PCM Biasanya Cocok Saat…

PCM mungkin cocok bila produk memiliki kebutuhan baterai yang relatif sederhana.

Kondisi umum meliputi:

• Paket ini memiliki satu grup tegangan seri

• Perangkat tidak memerlukan pelaporan persentase baterai yang akurat

• Tidak diperlukan komunikasi digital

• Sistem host sudah mengelola antarmuka pengguna dan pematian normal

• Perlindungan tegangan dasar, arus, dan hubung singkat sudah cukup

• Suhu dipantau oleh pengisi daya atau perangkat host

• Ukuran sirkuit sangat dibatasi

• Konsumsi siaga yang sangat rendah itu penting

• Baterai tidak dimaksudkan untuk menyediakan data layanan atau diagnostik

• Ambang batas perlindungan dapat tetap ditetapkan

• Profil beban dapat diprediksi dan telah divalidasi

Kemungkinan aplikasinya mencakup sensor kompak, pelacak dasar, produk pencahayaan sederhana, perangkat elektronik konsumen kecil, dan perangkat lain yang memerlukan pemutusan kesalahan yang andal tanpa fungsi baterai pintar.

Kata 'sederhana' mengacu pada persyaratan manajemen, bukan pada pentingnya aplikasi. Perangkat kecil masih memerlukan pemantauan canggih jika deteksi kegagalan, informasi runtime yang akurat, atau kemampuan penelusuran penting.

BMS Biasanya Dipilih Saat…

Sistem manajemen yang lebih luas mungkin cocok bila perangkat memerlukan fungsi di luar perlindungan cutoff dasar.

Alasan umum meliputi:

• Paket berisi beberapa grup yang terhubung secara seri

• Tegangan kelompok individu harus dipantau

• Penyeimbangan sel diperlukan

• Perangkat menampilkan persentase baterai yang akurat

• Waktu proses yang tersisa harus diperkirakan

• Perangkat host memerlukan data tegangan, arus, atau suhu baterai

• Paket harus melaporkan kesalahan

• Jumlah siklus atau kondisi kesehatan diperlukan

• Otentikasi baterai diperlukan

• Sistem pengisian daya berkomunikasi dengan paket

• Pengaturan perlindungan harus dapat dikonfigurasi

• Aplikasi ini menggunakan baterai pintar yang dapat diganti di lapangan

• Paket ini mendukung beberapa mode operasi

• Produk memerlukan diagnostik layanan atau catatan kejadian

• Perangkat ini memiliki profil beban yang bervariasi atau menuntut

• Sistem harus mengoordinasikan perilaku baterai dengan subsistem lainnya

Persyaratan ini sering kali muncul pada terminal genggam, elektronik medis, robotika, instrumen industri, peralatan uji portabel, perangkat komunikasi, dan produk terhubung.

Apakah Setiap Baterai LiPo 1S Hanya Membutuhkan PCM?

TIDAK.

Paket 1S hanya memiliki satu grup tegangan seri, sehingga tidak memerlukan penyeimbangan antar sel yang terhubung seri. Hal ini mengurangi kompleksitas rangkaian, namun tidak menghilangkan kebutuhan akan fungsi manajemen.

Baterai sel tunggal mungkin masih memerlukan BMS atau sirkuit baterai pintar saat perangkat memerlukan:

• Pelaporan biaya negara yang akurat

• Estimasi sisa waktu proses

• Pengukuran saat ini

• Penghitungan siklus

• Pelacakan kondisi kesehatan

• Riwayat kesalahan

• Otentikasi baterai

• Komunikasi digital

• Perlindungan yang dapat dikonfigurasi

• Beberapa pengukuran suhu

Misalnya, perangkat medis yang terhubung dan produk LED sederhana mungkin menggunakan sel kantong 3,7 V. Tegangan baterainya mungkin sama, namun persyaratan pemantauan, diagnostik, dan keandalannya sangat berbeda.

Jumlah seri saja tidak menentukan arsitektur proteksi.

Apakah Setiap Paket Multi Seri Membutuhkan BMS?

Baterai multi-seri memerlukan perlindungan yang memantau setiap kelompok tegangan yang terhubung seri. Memantau tegangan paket total saja tidak cukup.

Misalnya, paket 2S dengan tegangan total 8,0 V dapat berisi:

• Dua kelompok masing-masing 4,0 V

• Satu kelompok pada 4,15 V dan satu lagi pada 3,85 V

• Satu kelompok pada 4,25 V dan satu lagi pada 3,75 V

Tegangan total yang sama dapat menyembunyikan grup yang telah melampaui batas yang diizinkan.

Papan perlindungan multi-sel yang relatif sederhana dapat memberikan deteksi tegangan individual tanpa menawarkan komunikasi, pengukuran bahan bakar, atau diagnostik tingkat lanjut. Beberapa pemasok menyebut sirkuit ini sebagai PCM multi-sel, sementara yang lain menyebutnya sebagai BMS dasar.

Persyaratan penting adalah:

• Cocok dengan jumlah seri yang tepat

• Memantau setiap grup seri

• Menggunakan ambang tegangan yang benar

• Mendukung arus yang dibutuhkan

• Merespon dengan benar terhadap ketidakseimbangan

• Memberikan keseimbangan jika desain memerlukannya

• Cocok dengan pengisi daya dan kimia sel

• Memiliki suhu dan perilaku kesalahan yang sesuai

Spesifikasi fungsional lebih penting dibandingkan apakah kutipan menggunakan PCM atau BMS.

Contoh Perangkat: PCM atau BMS?

Ini adalah titik awal, bukan resep akhir. Penilaian risiko perangkat, profil pengoperasian, standar yang berlaku, arsitektur pengisi daya, dan konstruksi paket dapat mengubah pilihan.

Cara Memilih Antara PCM dan BMS

1. Konfirmasikan Batas Kimia dan Tegangan Sel

Dokumen:

• Kimia sel

• Tegangan nominal

• Tegangan pengisian maksimum

• Batas debit yang disarankan

• Jumlah grup seri

• Jumlah sel paralel per grup

• Batas arus pengisian

• Kemampuan pelepasan terus menerus

• Kemampuan pelepasan puncak

• Kisaran suhu yang diizinkan

Jangan pilih papan pelindung hanya dari label 'baterai 3,7 V'. Sel dengan tegangan nominal yang sama mungkin menggunakan batas pengisian maksimum yang berbeda.

2. Tentukan Profil Pemuatan Perangkat

Ukur atau perkirakan:

• Arus tidur

• Arus siaga

• Arus khas

• Arus kontinu maksimum

• Arus puncak

• Durasi puncak

• Startup saat ini

• Arus mati motor

• Arus pulsa berulang

• Arus gangguan

• Pengisian arus

Pulsa beban pendek dapat mempengaruhi pemilihan proteksi bahkan ketika arus rata-rata rendah.

Pelacak nirkabel, misalnya, mungkin menghabiskan sebagian besar waktunya dalam kondisi daya rendah dan kemudian menarik arus singkat selama transmisi data. PCM atau BMS harus memberikan pulsa yang valid tanpa penurunan tegangan yang berlebihan atau gangguan gangguan.

3. Putuskan Apa yang Perlu Diketahui Perangkat

Tanyakan apakah perangkat host hanya memerlukan daya atau juga informasi baterai.

Persyaratan data yang mungkin meliputi:

• Tegangan paket

• Tegangan kelompok individu

• Saat ini

• Suhu

• Status biaya

• Kapasitas yang tersisa

• Waktu proses yang tersisa

• Keadaan kesehatan

• Jumlah siklus

• Kode kesalahan

• Identitas baterai

• Data manufaktur

Jika perangkat hanya memerlukan peringatan baterai lemah, ADC host mungkin cukup. Jika harus menampilkan persentase baterai yang dapat diandalkan pada beban dan suhu yang bervariasi, fungsi pengukur bahan bakar mungkin diperlukan.

4. Tentukan Apakah Komunikasi Diperlukan

BMS pintar dapat berkomunikasi melalui:

• saya²C

• SMBus

• UART

• BISA

• RS-485

• Antarmuka kabel tunggal yang dipatenkan

• Protokol khusus produk lainnya

Antarmuka harus disepakati sejak awal karena mempengaruhi konektor baterai, jumlah pin, perangkat lunak host, proses pengujian, dan strategi penggantian.

Nama protokol saja tidak cukup. Tim perangkat dan pemasok baterai juga harus menentukan:

• Bidang data

• Mengatasi

• Tingkat pembaruan

• Perilaku bangun tidur

• Penanganan kesalahan

• Izin perintah

• Kepemilikan firmware

• Kompatibilitas antar revisi

5. Tentukan Tanggung Jawab Penginderaan Suhu

Menentukan:

• Jumlah sensor suhu

• Jenis dan resistansi sensor

• Lokasi sensor

• Batas suhu pengisian daya

• Batas suhu pemakaian

• Suhu pemulihan

• Pengontrol mana yang membaca setiap sensor

• Pengontrol mana yang dapat menghentikan pengisian daya

• Pengontrol mana yang dapat menghentikan pemakaian

Paket kompak dapat menggunakan satu NTC di dekat badan sel. Rakitan yang lebih besar atau arusnya lebih tinggi mungkin memerlukan sensor terpisah di dekat sel dan komponen perlindungan.

6. Evaluasi Pemantauan dan Penyeimbangan Seri-Kelompok

Untuk konfigurasi multi-seri, tentukan:

• Jumlah kelompok yang dipantau

• Akurasi pengukuran tegangan

• Ambang batas overcharge dan overdischarge

• Keterlambatan deteksi

• Perilaku pemulihan

• Perbedaan tegangan grup yang diperbolehkan

• Menyeimbangkan tegangan start

• Menyeimbangkan arus

• Kondisi penyeimbang

• Perilaku kesalahan ketika kabel indera terputus

Penyeimbangan harus dipilih berdasarkan konsistensi sel, jumlah seri, metode pengisian, perkiraan penuaan, dan profil pengoperasian.

7. Periksa Jalur Saat Ini yang Sebenarnya

Jangan memilih papan hanya berdasarkan arus yang diiklankan.

Arus yang dapat digunakan tergantung pada:

• MOSFET dalam resistansi

• Jumlah dan susunan MOSFET

• Ketebalan tembaga PCB

• Resistensi yang masuk akal saat ini

• Resistensi tab dan las

• Pengukur dan panjang kawat

• Resistensi konektor

• Kondisi pendinginan

• Suhu kandang

• Durasi puncak

• Waktu perlindungan

Papan pelindung yang digambarkan sebagai '10 A' mungkin tidak dapat membawa 10 A secara terus menerus di dalam perangkat kompak yang tertutup rapat tanpa kenaikan suhu yang berlebihan.

Peringkat saat ini harus divalidasi dalam kemasan dan penutup yang dimaksud.

8. Pertimbangkan Daya Siaga

Sirkuit PCM dan BMS mengonsumsi energi.

Hal ini menjadi sangat penting dalam:

• Sel berkapasitas rendah

• Produk dengan masa penyimpanan yang lama

• Perangkat pelacakan

• Sensor jarak jauh

• Peralatan darurat

• Produk dengan periode pengiriman yang lama

• Perangkat yang menghabiskan sebagian besar waktunya untuk tidur

Sistem manajemen cerdas mungkin menawarkan mode daya rendah atau pengiriman, namun perilakunya harus diverifikasi. Spesifikasi penting meliputi:

• Arus operasi normal

• Arus tidur

• Arus mati

• Metode bangun

• Perilaku mode penyimpanan

• Pemulihan setelah tidur nyenyak

Sirkuit canggih yang menguras baterai selama penyimpanan mungkin kurang cocok dibandingkan PCM yang lebih sederhana, meskipun menyediakan lebih banyak fitur.

9. Cocokkan Pengisi Daya dengan Paket Lengkap

Pengisi daya harus menyediakan profil pengisian daya, batas tegangan, dan pengaturan arus yang benar untuk kimia dan konfigurasi sel yang dipilih.

PCM atau BMS umumnya merupakan lapisan pelindung, bukan pengatur muatan normal.

Beberapa solusi terintegrasi menggabungkan fungsi pengisian daya dan manajemen, namun hal ini harus dikonfirmasi dari desain sebenarnya. Pemasok tidak boleh berasumsi bahwa dewan mengendalikan pembebanan hanya karena disebut BMS.

Mengonfirmasi:

• Tegangan keluaran pengisi daya

• Kisaran arus pengisian daya

• Metode penghentian biaya

• Kontrol suhu

• Perilaku pra-pengisian

• Ambang isi ulang

• Persyaratan komunikasi

• Perilaku setelah penghentian perlindungan

• Kompatibilitas dengan jalur daya host

10. Tentukan Kesalahan dan Perilaku Pemulihan

Perlindungan bukan hanya tentang saat baterai terputus. Tim perangkat juga harus memahami apa yang terjadi setelahnya.

Mendefinisikan:

• Apakah jalur pengisian dan pengosongan dikontrol secara terpisah

• Apakah pengisi daya diperlukan untuk pemulihan

• Apakah beban tersebut harus dihilangkan

• Apakah pemulihan terjadi secara otomatis

• Apakah kesalahan permanen sudah terkunci

• Apakah host menerima kode kesalahan

• Apakah data yang disimpan dipertahankan

• Apakah pengguna dapat memulai ulang perangkat

• Apakah intervensi layanan diperlukan

Perilaku pemulihan yang tidak terduga dapat menyebabkan kegagalan lapangan meskipun sirkuit proteksi beroperasi dengan benar.

Mengapa Nama Perlindungan Saja Tidak Cukup

Kutipan yang menyatakan hanya 'Termasuk PCM' atau 'Termasuk BMS' tidak lengkap.

Minimal, pemasok harus mengidentifikasi:

• Kimia yang didukung

• Jumlah seri

• Tegangan pengisian maksimum

• Deteksi overcharge dan tegangan pemulihan

• Deteksi pelepasan berlebih dan tegangan pemulihan

• Mengisi ambang batas arus berlebih

• Melepaskan ambang batas arus berlebih

• Respons hubung singkat

• Kemampuan arus kontinu

• Kemampuan dan durasi arus puncak

• Fungsi pemantauan suhu

• Fungsi penyeimbangan sel

• Konsumsi saat ini

• Antarmuka komunikasi

• Fungsi pengukur bahan bakar

• Konektor dan pinout

• Perilaku pemulihan

• Dimensi fisik

Jika BMS cerdas diperlukan, dokumentasi mungkin juga memerlukan:

• Protokol komunikasi

• Daftarkan peta

• Berkas konfigurasi

• Versi firmware

• Algoritme berstatus biaya

• Proses kalibrasi

• Metode otentikasi

• Perilaku retensi data

• Prosedur pembaruan dan pengendalian revisi

Nama papan hanyalah awal dari spesifikasinya.

Kesalahan Umum Pemilihan PCM dan BMS

Informasi yang Harus Diberikan kepada Produsen Baterai LiPo

Permintaan lengkap memungkinkan pemasok baterai untuk merekomendasikan PCM atau BMS berdasarkan perangkat, bukan papan generik.

Persyaratan Baterai

• Tegangan nominal

• Tegangan pengisian maksimum

• Kapasitas yang dibutuhkan

• Konfigurasi seri dan paralel

• Kimia sel yang disukai

• Dimensi baterai maksimum

• Batasan berat

• Siklus hidup yang diharapkan

• Suhu pengoperasian dan penyimpanan

• Target waktu pengisian daya

Persyaratan Beban

• Arus khas

• Arus kontinu maksimum

• Arus puncak

• Durasi puncak

• Startup saat ini

• Arus motor mati atau arus masuk pemanas

• Arus tidur

• Waktu proses yang diperlukan

• Ambang batas tegangan rendah perangkat

Persyaratan Perlindungan

• Perlindungan harga yang berlebihan

• Perlindungan pelepasan berlebih

• Mengisi perlindungan arus berlebih

• Debit perlindungan arus berlebih

• Perlindungan sirkuit pendek

• Penginderaan suhu

• Sekring sekunder atau lapisan pelindung

• Penyeimbangan sel

• Perilaku pemulihan kesalahan yang diperlukan

Persyaratan Baterai Cerdas

• Tampilan persentase baterai

• Akurasi tingkat biaya

• Estimasi kondisi kesehatan

• Jumlah siklus

• Perhitungan sisa waktu proses

• Pencatatan kesalahan

• Otentikasi baterai

• Protokol komunikasi

• Persyaratan firmware atau registrasi

Persyaratan Koneksi

• Produsen dan seri konektor

• Konektor kawin

• Jumlah pin

• Pinout

• Polaritas

• Pengukur kawat

• Panjang kawat

• Pemimpin NTC

• Keseimbangan memimpin

• Kabel komunikasi

• Arah keluar kabel

ZERNE solusi baterai Li-polimer khusus dapat mengintegrasikan pemilihan sel, fungsi PCM atau BMS, penginderaan suhu, konektor, perkabelan, dan struktur paket seputar persyaratan listrik dan mekanis perangkat OEM.

Cara Memvalidasi Sistem Proteksi yang Dipilih

PCM atau BMS yang dipilih harus dievaluasi terlebih dahulu pada tingkat baterai dan kemudian di dalam perangkat akhir.

Verifikasi yang relevan mungkin mencakup:

• Kompatibilitas pengisian daya

• Tegangan muatan penuh

• Deteksi harga yang berlebihan

• Deteksi pelepasan berlebih

• Operasi arus kontinu

• Respon arus puncak

• Perilaku permulaan

• Respons hubung singkat

• Kenaikan suhu MOSFET

• Kenaikan suhu konektor

• Penurunan tegangan

• Akurasi sensor suhu

• Perilaku suhu rendah dan tinggi

• Pengukuran tegangan kelompok seri

• Penyeimbangan sel

• Akurasi tingkat biaya

• Stabilitas komunikasi

• Perilaku tidur dan bangun

• Mode pengiriman saat ini

• Pencatatan kesalahan

• Pemulihan setelah pemutusan perlindungan

• Siklus pengisian-pengosongan berulang

• Penyimpanan jangka panjang

• Perilaku mematikan perangkat

Pengujian harus menggunakan sel tujuan produksi, interkoneksi, kabel, konektor, bahan penutup, firmware, dan pengaturan pengisi daya.

Baterai yang lolos uji arus bangku terbuka mungkin berperilaku berbeda di dalam perangkat yang tersegel. Lingkungan termal dan jalur arus lengkap dapat mempengaruhi penurunan tegangan, suhu MOSFET, pembagian arus, dan perilaku pemutusan.

Itu Sistem kendali mutu baterai li-polimer memberikan informasi lebih lanjut tentang konsistensi sel, pemantauan proses, verifikasi kelistrikan, dan kendali baterai jadi.

Kesimpulan

PCM dan BMS keduanya dapat melindungi baterai LiPo, namun dirancang untuk tingkat tanggung jawab sistem yang berbeda.

PCM biasanya memberikan perlindungan tegangan, arus, dan hubung singkat yang penting dalam rangkaian yang kompak dan kompleksitas rendah. Ini mungkin cocok jika perangkat memiliki beban yang dapat diprediksi, tidak memerlukan informasi baterai terperinci, dan menangani pengisian daya dan pematian normal melalui bagian lain dari sistem.

BMS menjadi lebih relevan ketika baterai harus memantau beberapa kelompok seri, menyeimbangkan sel, memperkirakan kapasitas yang tersisa, mencatat kesalahan, mengautentikasi paket, atau berkomunikasi dengan perangkat host.

Pilihannya tidak boleh hanya didasarkan pada ukuran kemasan, kapasitas, atau jumlah seri. Perangkat sel tunggal yang kecil mungkin memerlukan manajemen yang cerdas, sedangkan perangkat yang lebih besar mungkin hanya memerlukan perlindungan dasar yang jelas. Demikian pula, label PCM maupun BMS tidak menjamin fungsi suhu, keseimbangan, pengukuran, atau komunikasi tertentu.

Spesifikasi perlindungan akhir harus sesuai dengan kimia sel, profil beban, pengisi daya, jalur arus, suhu pengoperasian, target siaga, perangkat lunak perangkat, dan perilaku kesalahan yang diharapkan. Mengonfirmasi persyaratan ini sebelum produksi sampel membantu mencegah gangguan penghentian, pelaporan baterai yang tidak akurat, pemanasan berlebihan, dan desain ulang produk tahap akhir.

Pertanyaan yang Sering Diajukan

Apa perbedaan utama antara PCM dan BMS?

PCM terutama memberikan perlindungan gangguan listrik, sedangkan BMS dapat menggabungkan perlindungan dengan pemantauan, penyeimbangan, estimasi keadaan, diagnostik, dan komunikasi. Fungsi pastinya berbeda-beda antar produk, sehingga spesifikasinya lebih dapat diandalkan dibandingkan namanya.

Apakah setiap baterai LiPo memerlukan PCM atau BMS?

Baterai polimer litium yang dapat diisi ulang memerlukan strategi perlindungan tingkat sistem yang tepat. Perlindungan dapat diintegrasikan ke dalam paket baterai, perangkat, atau sirkuit lain yang memenuhi syarat, tergantung pada arsitektur produk. Sel tidak boleh digunakan tanpa pengisian berlebih, pengosongan berlebih, arus berlebih, korsleting, pengisian daya, dan kontrol termal yang tervalidasi sesuai dengan aplikasi.

Apakah PCM sama dengan PCB proteksi?

Istilah-istilah ini sering digunakan secara bergantian. PCB secara teknis mengacu pada papan sirkuit tercetak itu sendiri, sedangkan PCM mengacu pada modul sirkuit perlindungan lengkap. Namun, dalam penawaran baterai komersial, pemasok dapat menggunakan PCM, PCB, dan papan pelindung untuk rakitan serupa.

Bisakah PCM menyeimbangkan sel?

Beberapa modul perlindungan multi-sel menyertakan penyeimbangan, namun banyak PCM dasar yang tidak. Jika penyeimbangan diperlukan, tegangan awal, arus, akurasi, dan kondisi pengoperasian harus ditentukan secara eksplisit.

Bisakah BMS mengisi baterai LiPo?

Belum tentu. BMS dapat memantau atau mengontrol apakah pengisian diperbolehkan, namun pengisi daya terpisah biasanya mengatur profil arus dan tegangan yang diperlukan. Beberapa sirkuit terpadu menggabungkan fungsi pengisian daya dan manajemen baterai, sehingga arsitektur sebenarnya harus dikonfirmasi.

Apakah baterai LiPo 1S memerlukan BMS?

Paket 1S dasar mungkin hanya memerlukan PCM, namun BMS mungkin sesuai jika perangkat memerlukan pelaporan status pengisian daya yang akurat, pengukuran arus, komunikasi, autentikasi, pencatatan kesalahan, atau fungsi cerdas lainnya.

Apakah baterai 2S memerlukan BMS 2S?

Untuk itu diperlukan rangkaian proteksi dan pemantauan yang dirancang untuk dua kelompok tegangan yang dihubungkan seri. Produk ini dapat disebut BMS 2S atau PCM 2S, tetapi produk tersebut harus memantau kedua grup dan mencocokkan persyaratan kimia, arus, tegangan pengisian, dan keseimbangan.

Apakah BMS selalu lebih aman dibandingkan PCM?

Keamanan bergantung pada desain lengkap, peringkat komponen, pengaturan perlindungan, kualitas sel, pengisi daya, kabel, konektor, konstruksi mekanis, dan validasi. PCM yang ditentukan dengan benar mungkin lebih tepat dibandingkan BMS yang tidak cocok.

Apakah NTC memberikan perlindungan suhu dengan sendirinya?

Tidak. NTC adalah komponen penginderaan suhu. Pengisi daya, perangkat host, PCM, atau BMS harus membacanya dan mengambil tindakan yang diperlukan ketika suhu melebihi batas yang ditentukan.

Bagaimana cara memilih peringkat PCM atau BMS saat ini?

Gunakan arus kontinu maksimum perangkat, arus puncak, durasi puncak, arus pengaktifan atau penghentian, arus pengisian daya, dan suhu pengoperasian. Periksa juga kerugian MOSFET, tata letak papan, kabel, konektor, penurunan tegangan, ambang batas deteksi, dan kinerja termal.

Opsi mana yang mengonsumsi lebih sedikit daya siaga?

PCM dasar umumnya mengkonsumsi lebih sedikit daya dibandingkan BMS yang kaya fitur, namun nilai sebenarnya sangat bervariasi. Bandingkan arus operasi, tidur, mati, dan mode pengiriman menggunakan spesifikasi rangkaian sebenarnya.

Bisakah PCM atau BMS disesuaikan untuk perangkat OEM?

Ya. Ambang batas perlindungan, jumlah seri, kemampuan arus, sensor suhu, penyeimbangan, komunikasi, pengukuran bahan bakar, konektor, pinout, panjang kabel, dimensi fisik, dan perilaku pemulihan dapat dirancang sesuai kebutuhan perangkat.