LiPo 배터리용 PCM과 BMS: 장치에 어떤 보호 시스템이 필요합니까?

리튬 폴리머 배터리에는 적합한 전압과 용량 이상이 필요합니다. 보호 시스템은 또한 셀 화학, 시리즈 수, 부하 전류, 충전 방법, 작동 온도 및 호스트 장치에 필요한 정보와 일치해야 합니다.

배터리 사양에는 PCM(보호 회로 모듈)과 BMS(배터리 관리 시스템)라는 두 가지 용어가 자주 나타납니다.

PCM은 일반적으로 과충전, 과방전, 과전류 및 단락 차단과 같은 필수 오류 보호에 중점을 둡니다. BMS는 셀 그룹 모니터링, 밸런싱, 충전 상태 추정, 데이터 로깅 및 통신과 같은 기능을 추가하면서 동일한 보호 기능을 제공할 수 있습니다.

이러한 구별은 유용하지만 절대적이지는 않습니다. 정교한 단일 셀 팩에는 BMS가 필요할 수 있는 반면, 다중 셀 어셈블리에는 비교적 간단한 보호 보드를 사용할 수 있습니다. 공급업체는 PCM, PCB, 보호 보드, BMS를 다르게 사용할 수도 있습니다.

따라서 올바른 선택은 회로 이름뿐만 아니라 장치에 필요한 기능에 따라 달라집니다.

이 가이드에서는 PCM과 BMS 기능을 비교하고, 각 접근 방식이 적절한 시기를 설명하며, 리튬 폴리머 배터리에 대한 보호를 지정하기 위한 실제 프로세스를 제공합니다.

주요 시사점

• PCM은 주로 정의된 전기적 결함이 발생하는 동안 배터리를 분리하도록 설계되었습니다.

• BMS는 일반적으로 보호 기능과 광범위한 모니터링, 추정, 균형 조정, 제어 또는 통신 기능을 결합합니다.

• PCM과 BMS는 보편적으로 표준화된 제품 범주가 아닙니다.

• 회로의 실제 사양은 도면이나 견적에 인쇄된 이름보다 더 중요합니다.

• 장치에 정확한 배터리 비율, 인증, 진단 또는 통신이 필요한 경우 단일 셀 팩에는 여전히 BMS가 필요할 수 있습니다.

• 다중 시리즈 팩은 보호 보드가 PCM이라고 하더라도 개별 시리즈 그룹 모니터링이 필요합니다.

• 셀 밸런싱은 기존 1S 팩이 아닌 직렬 연결된 전압 그룹과 관련이 있습니다.

• PCM이나 BMS는 자동으로 배터리 충전기로 취급되어서는 안 됩니다.

• 과전류 트립 값은 안전한 연속 전류 정격과 동일하지 않습니다.

• 고전압 셀에는 실제 화학적 성질에 맞는 보호 및 충전 임계값이 필요합니다.

• 온도 보호는 필요한 센서, 임계값 및 제어 경로가 포함된 경우에만 제공됩니다.

• 크기, 대기 전류, 비용, 전류 용량 및 통신 요구 사항을 함께 평가해야 합니다.

• 보호 설계가 생산 승인을 받기 전에 팩 수준 및 장치 수준 테스트가 필요합니다.

LiPo 배터리 팩의 PCM이란 무엇입니까?

PCM은 나타냅니다 보호 회로 모듈을 . 또한 일반적으로 보호 보드 또는 보호 회로 기판으로 설명됩니다.

일반적인 PCM에는 보호 IC, 충전 및 방전 MOSFET, 저항기, 커패시터, 배터리 전류 전달을 위한 전도성 경로가 포함되어 있습니다. 설계에 따라 전류 감지 요소, 퓨즈, NTC 인터페이스 또는 기타 구성 요소가 포함될 수도 있습니다.

주요 목적은 셀이나 팩이 지정된 비정상적인 전기적 조건에 남아 있는 것을 방지하는 것입니다.

일반적인 PCM 기능

기본 PCM은 다음을 제공할 수 있습니다.

• 과충전 전압 보호

• 과방 전 전압 보호

• 방전 과전류 보호

• 충전 과전류 보호

• 단락 보호

• 충전 및 방전 MOSFET 제어

• 결함 상태 후 복구

추가 기능에는 다음이 포함될 수 있습니다.

• 온도 감지

• 2차 과전압 보호

• 온도 퓨즈

• 팩 식별

• 지연된 결함 감지

• 별도의 충전 및 방전 제어 경로

모든 보호 모듈에 이러한 기능이 모두 포함되어 있는 것은 아닙니다. 예를 들어, 배터리에는 PCM 자체가 아닌 충전기나 호스트 장치에서 읽는 NTC 와이어가 있을 수 있습니다.

기본 PCM이 일반적으로 제공하지 않는 것

기존 보호 모듈은 일반적으로 다음과 같은 고급 기능을 제공하지 않습니다.

• 정확한 충전 상태 보고

• 건강 상태 추정

• 사이클 계산

• 남은 런타임 예측

• 이벤트 또는 오류 로깅

• 셀 밸런싱 제어

• 디지털 커뮤니케이션

• 배터리 인증

• 현장 구성 가능한 펌웨어

• 상세한 진단 데이터

이러한 기능에는 추가 측정 회로, 알고리즘, 메모리 또는 통신 인터페이스가 필요합니다.

따라서 PCM은 사용 가능한 에너지가 얼마나 남아 있는지 또는 이전에 종료가 발생한 이유를 장치에 알리지 않고도 배터리를 보호할 수 있습니다.

BMS란 무엇입니까?

BMS는 의미합니다 배터리 관리 시스템을 . 이는 배터리 모니터링, 보호, 제어 및 데이터 관리 기능의 광범위한 조합을 의미합니다.

BMS는 전용 배터리 관리 IC, 연료 게이지 IC, 마이크로 컨트롤러, 전류 및 온도 센서, 밸런싱 회로, MOSFET, 메모리 및 통신 구성 요소를 사용하여 구현할 수 있습니다. 정확한 아키텍처는 셀 수와 장치 요구 사항에 따라 다릅니다.

이러한 기능에 대한 더 폭넓은 소개를 위해 ZERNE의 가이드에서 설명합니다. 배터리 관리 시스템이 배터리 팩을 모니터링하고 보호하는 방법.

일반적인 BMS 기능

설계에 따라 BMS는 다음을 제공할 수 있습니다.

• 셀 또는 직렬 그룹 전압 모니터링

• 팩 전압 모니터링

• 충전 및 방전 전류 측정

• 온도 모니터링

• 과충전 및 과방 전 보호

• 과전류 및 단락 보호

• 패시브 또는 액티브 셀 밸런싱

• 충전 상태 추정

• 건강 상태 추정

• 남은 용량 계산

• 사이클 계산

• 오류 및 이벤트 로깅

• 배터리 인증

• 충전 및 방전 제어

• 호스트 장치 또는 충전기와의 통신

• 구성 가능한 보호 임계값

• 수면, 대기, 깨우기 관리

BMS는 이 목록의 모든 기능을 자동으로 포함하지 않습니다. 일부 시스템은 보호 및 균형 조정 기능을 제공하지만 연료 게이지는 제공하지 않습니다. 다른 제품은 정확한 충전 상태 정보를 제공하지만 보조 안전 계층으로 별도의 보호 장치를 사용합니다.

필요한 기능은 배터리 사양에 명시적으로 명시되어야 합니다.

PCM과 BMS: 가장 중요한 차이점

실질적인 차이점은 범위 중 하나입니다..

PCM은 주로 다음을 묻습니다.

배터리가 정의된 전기적 결함 상태에 빠졌습니까? 충전 또는 방전을 중단해야 합니까?

BMS는 다음을 질문할 수도 있습니다.

팩 내부에서는 무슨 일이 일어나고 있으며, 에너지는 얼마나 남아 있으며, 세포는 어떻게 노화되고, 장치에는 어떤 정보나 조치가 필요합니까?

이는 PCM이 안전하지 않다거나 BMS가 항상 우수하다는 의미는 아닙니다. 잘 설계된 PCM은 작동 요구 사항이 간단한 소형 1S 제품에 완전히 적합할 수 있습니다. 불필요하게 복잡한 관리 시스템은 사용자 경험을 개선하지 않고도 비용, 회로 면적, 개발 시간, 대기 소비 및 소프트웨어 통합 작업을 추가할 수 있습니다.

목표는 적절한 설계 마진으로 모든 전기, 안전, 진단 및 제품 요구 사항을 충족하는 가장 간단한 아키텍처를 선택하는 것입니다.

PCM 대 BMS 비교

이 표에서는 보편적인 명명 표준이 아닌 일반적인 업계 관행을 설명합니다. 'BMS'라고 표시된 제품은 기본적인 차단 보호만 제공할 수 있는 반면, 'PCM'이라고 표시된 고급 보드에는 온도 모니터링 또는 밸런싱이 포함될 수 있습니다.

항상 기능 사양, 회로 등급 및 테스트 요구 사항을 비교하십시오.

PCM 및 BMS 보호 기능의 작동 방식

PCM 및 BMS 설계는 여러 핵심 보호 ​​기능을 공유할 수 있습니다. 가장 큰 차이점은 모니터링하는 정도와 수집된 정보를 사용하여 수행하는 작업입니다.

과충전 보호

과충전 방지 기능은 충전 중에 셀이나 시리즈 그룹이 정의된 전압 임계값을 초과하는지 여부를 모니터링합니다.

지정된 지연 시간 동안 임계값을 초과하면 보호 회로가 충전 MOSFET을 끄고 충전을 중단할 수 있습니다.

세 가지 값을 구별해야 합니다.

• 일반 충전기 종단 전압

• 보호 감지 전압

• 보호 회복 전압

과충전 임계값을 일반 충전 목표로 사용해서는 안 됩니다. 정상적인 충전 조절이 실패하거나 비정상적인 상황이 발생한 경우 대응하기 위한 오류 제한입니다.

예를 들어 기존 4.2V 셀과 4.35V 또는 4.4V용으로 설계된 고전압 셀에는 서로 다른 충전 및 보호 매개변수가 필요합니다. 사용하는 제품 고전압 리튬 폴리머 배터리는 일반 리튬 배터리 보호 보드가 아닌 선택한 셀에 일치하는 임계값을 사용해야 합니다.

과방 전 보호

과방전 보호 기능은 모니터링된 전압이 정의된 한도 아래로 떨어지면 부하를 차단합니다.

이 기능은 셀이 과도하게 방전되는 것을 방지하는 데 도움이 됩니다. 그러나 정상적인 장치 종료는 일반적으로 보호 회로가 비상 차단 임계값에 도달하기 전에 발생해야 합니다.

PCM 또는 BMS가 팩을 분리할 때까지 장치가 일상적으로 작동하는 경우 배터리에 다음이 발생할 수 있습니다.

• 갑작스러운 장치 종료

• 사용 가능한 사이클 수명 감소

• 반복적인 저전압 스트레스

• 부하가 걸린 상태에서 다시 시작하기 어려움

• 부정확한 배터리 비율 보고

• 셀 전압이 매우 낮을 때 복구 문제

따라서 호스트 장치의 저전압 전략과 보호 임계값을 조정해야 합니다.

과전류 보호

과전류 보호는 충전 또는 방전 전류가 지정된 기간 동안 정의된 감지 수준을 초과할 때 응답합니다.

설정은 다음과 같은 유효한 로드 이벤트를 수용해야 합니다.

• 프로세서 시작

• 무선 전송 버스트

• 모터 시동

• 모터 실속

• 펌프 활성화

• 히터 돌입

• 커패시터 충전

• LED 또는 디스플레이 시작

• 임시 피크 전력

임계값이 너무 낮으면 불필요한 종료가 발생할 수 있습니다. 임계값이 너무 높으면 셀, MOSFET, 상호 연결, 전선 또는 커넥터를 적절하게 보호하지 못할 수 있습니다.

배터리 용량과 방전 용량 간의 관계는 다음 가이드에서 자세히 설명합니다. LiPo 배터리 C 등급.

단락 보호

단락 보호는 매우 높은 전류 또는 낮은 저항 오류에 따른 급격한 전압 변화에 반응합니다.

그 작동은 현재 값 이상에 달려 있습니다. 관련 설계 매개변수는 다음과 같습니다.

• 탐지 방법

• 탐지 임계값

• 응답 지연

• MOSFET 스위칭 시간

• 전류 경로 저항

• 결함 루프 인덕턴스

• 복구 방법

• 커넥터 동작

• 셀 고장 전류 기능

'단락 방지'라고 적힌 라벨은 모든 가능한 외부 결함 하에서 팩이 올바르게 작동한다는 것을 증명하지 않습니다. 완성된 어셈블리에는 여전히 정의된 결함 테스트가 필요합니다.

온도 보호

온도 보호는 하나 이상의 NTC 서미스터, IC 온도 센서 또는 기타 감지 요소를 사용할 수 있습니다.

센서는 다음을 통해 모니터링할 수 있습니다.

• 보호 회로

• BMS

• 충전기

• 호스트 장치

• 둘 이상의 시스템

사양에서는 어떤 시스템이 센서를 읽고 어떤 시스템이 충전 또는 방전을 중지할 수 있는지 식별해야 합니다.

다음의 경우 온도 제한이 다를 수 있습니다.

• 충전 중

• 연속 방전

• 피크 방전

• 저장

• 저온 작동

• 고온 작동

NTC 리드가 있는 배터리에는 자동 온도 차단 기능이 없습니다. NTC는 다른 컨트롤러에게만 정보를 제공할 수 있습니다.

셀 밸런싱

밸런싱은 직렬 연결된 그룹 간의 전압 차이를 제한합니다.

기본 수동 밸런싱 회로는 충전 중에 더 높은 전압 그룹에서 소량의 전하를 제거합니다. 보다 진보된 시스템은 전압, 충전 상태, 온도 또는 작동 상태에 따라 밸런싱을 제어할 수 있습니다.

기존 1S 팩에서는 전압 그룹이 하나만 존재하므로 직렬 그룹 간 밸런싱이 필요하지 않습니다. 1S2P 팩도 하나의 전압 그룹으로 취급되지만 병렬 셀은 여전히 ​​밀접하게 일치해야 합니다.

밸런싱으로 복구할 수 없는 경우:

• 손상된 세포

• 심각한 용량 손실

• 높은 자체 방전

• 용접 불량

• 주요 저항 차이

• 잘못된 팩 구성

• 적합하지 않은 충전기

상당한 불균형을 반복적으로 발생시키는 팩은 더 높은 균형 전류만을 조사하기보다는 조사가 필요합니다.

PCM은 일반적으로 다음과 같은 경우에 적합합니다.

제품의 배터리 요구 사항이 비교적 간단한 경우 PCM이 적합할 수 있습니다.

일반적인 조건은 다음과 같습니다.

• 팩에는 하나의 직렬 전압 그룹이 있습니다.

• 장치에는 정확한 배터리 잔량 보고가 필요하지 않습니다.

• 디지털 통신은 필요하지 않습니다

• 호스트 시스템은 이미 사용자 인터페이스와 정상적인 종료를 관리합니다.

• 기본 전압, 전류, 단락 보호로 충분합니다.

• 온도는 충전기 또는 호스트 장치로 모니터링됩니다.

• 회로 크기는 매우 제한적입니다.

• 매우 낮은 대기 소비가 중요합니다.

• 배터리는 서비스 또는 진단 데이터를 제공하기 위한 것이 아닙니다.

• 보호 임계값은 고정된 상태로 유지될 수 있습니다.

• 로드 프로필은 예측 가능하며 검증되었습니다.

가능한 응용 분야에는 소형 센서, 기본 추적기, 간단한 조명 제품, 소형 가전 제품 및 스마트 배터리 기능 없이 안정적인 오류 차단이 필요한 기타 장치가 포함됩니다.

'단순'이라는 단어는 관리 요구 사항을 의미하는 것이지 응용 프로그램의 중요성을 의미하는 것은 아닙니다. 오류 감지, 정확한 런타임 정보 또는 추적성이 중요한 경우 소형 장치에는 여전히 정교한 모니터링이 필요할 수 있습니다.

BMS는 일반적으로 다음과 같은 경우에 선호됩니다.

장치에 기본 차단 보호 이상의 기능이 필요한 경우 더 광범위한 관리 시스템이 적합할 수 있습니다.

일반적인 이유는 다음과 같습니다.

• 팩에는 직렬로 연결된 여러 그룹이 포함되어 있습니다.

• 개별 그룹 전압을 모니터링해야 합니다.

• 셀 밸런싱이 필요합니다

• 장치는 정확한 배터리 비율을 표시합니다

• 남은 런타임을 추정해야 합니다.

• 호스트 장치에는 배터리 전압, 전류 또는 온도 데이터가 필요합니다.

• 팩은 결함을 보고해야 합니다.

• 주기 수 또는 건강 상태는 필수 항목입니다.

• 배터리 인증이 필요합니다

• 충전 시스템은 팩과 통신합니다.

• 보호 설정을 구성할 수 있어야 합니다.

• 이 애플리케이션은 현장 교체 가능한 스마트 배터리를 사용합니다.

• 팩은 다양한 작동 모드를 지원합니다

• 제품에 서비스 진단 또는 이벤트 기록이 필요합니다.

• 장치에 가변적이거나 까다로운 로드 프로필이 있습니다.

• 시스템은 다른 하위 시스템과 배터리 동작을 조정해야 합니다.

이러한 요구 사항은 휴대용 단말기, 의료 전자 제품, 로봇 공학, 산업용 장비, 휴대용 테스트 장비, 통신 장치 및 연결 제품에 자주 나타납니다.

모든 1S LiPo 배터리에는 PCM만 필요합니까?

아니요.

1S 팩에는 직렬 전압 그룹이 하나만 있으므로 직렬 연결된 셀 간의 균형을 맞출 필요가 없습니다. 이렇게 하면 회로 복잡성이 줄어들지만 관리 기능의 필요성이 없어지지는 않습니다.

장치에 다음이 필요한 경우 단일 셀 배터리에 BMS 또는 스마트 배터리 회로가 필요할 수 있습니다.

• 정확한 충전 상태 보고

• 남은 런타임 추정

• 전류 측정

• 사이클 계산

• 건강 상태 추적

• 고장 이력

• 배터리 인증

• 디지털 커뮤니케이션

• 구성 가능한 보호

• 다중 온도 측정

예를 들어 커넥티드 의료기기와 단순 LED 제품 모두 3.7V 파우치 셀을 사용할 수 있다. 배터리 전압은 동일할 수 있지만 모니터링, 진단 및 신뢰성 요구 사항은 매우 다릅니다.

시리즈 수만으로는 보호 아키텍처를 결정해서는 안 됩니다.

모든 멀티 시리즈 팩에 BMS가 필요합니까?

다중 시리즈 배터리에는 직렬로 연결된 각 전압 그룹을 모니터링하는 보호 기능이 필요합니다. 전체 팩 전압만 모니터링하는 것만으로는 충분하지 않습니다.

예를 들어 총 전압이 8.0V인 2S 팩에는 다음이 포함될 수 있습니다.

• 각각 4.0V의 두 그룹

• 4.15V에서 한 그룹, 3.85V에서 한 그룹

• 4.25V에서 한 그룹, 3.75V에서 한 그룹

동일한 총 전압은 허용 한계를 초과한 그룹을 숨길 수 있습니다.

비교적 간단한 다중 셀 보호 보드는 통신, 연료 측정 또는 고급 진단 기능을 제공하지 않고도 개별 전압 감지 기능을 제공할 수 있습니다. 일부 공급업체에서는 이 회로를 다중 셀 PCM이라고 부르고 다른 공급업체에서는 이를 기본 BMS라고 부릅니다.

필수 요구 사항은 다음과 같습니다.

• 정확한 시리즈 수와 일치합니다.

• 각 시리즈 그룹을 모니터링합니다.

• 올바른 전압 임계값을 사용합니다.

• 필요한 전류를 지원합니다.

• 불균형에 올바르게 대응

• 설계에 필요한 경우 균형 조정 제공

• 충전기 및 셀 화학과 일치

• 적절한 온도와 결함 동작을 가짐

견적에서 PCM을 사용하는지 BMS를 사용하는지보다 기능 사양이 더 중요합니다.

장치 예: PCM 또는 BMS?

이는 최종 처방이 아닌 출발점입니다. 장치 위험 평가, 작동 프로필, 적용 가능한 표준, 충전기 아키텍처 및 팩 구성에 따라 선택이 변경될 수 있습니다.

PCM과 BMS 중에서 선택하는 방법

1. 셀 화학 및 전압 한계 확인

문서:

• 세포화학

• 공칭 전압

• 최대 충전 전압

• 권장 방전 한도

• 시리즈 그룹 수

• 그룹당 병렬 셀 수

• 충전 전류 제한

• 연속 방전 능력

• 피크 방전 용량

• 허용 온도 범위

'3.7V 배터리' 라벨만으로 보호 보드를 선택하지 마십시오. 유사한 공칭 전압을 갖는 셀은 서로 다른 최대 충전 제한을 사용할 수 있습니다.

2. 장치 로드 프로필 정의

측정 또는 추정:

• 수면 전류

• 대기 전류

• 일반적인 전류

• 최대 연속 전류

• 피크 전류

• 피크 기간

• 시동 전류

• 모터 실속 전류

• 반복 펄스 전류

• 고장 전류

• 충전 전류

짧은 부하 펄스는 평균 전류가 낮은 경우에도 보호 선택에 영향을 미칠 수 있습니다.

예를 들어, 무선 추적기는 대부분의 시간을 저전력 상태로 보낸 다음 데이터 전송 중에 짧은 전류 펄스를 끌어옵니다. PCM이나 BMS는 과도한 전압 강하나 방해 차단 없이 유효한 펄스를 허용해야 합니다.

3. 장치가 알아야 할 사항 결정

호스트 장치에 전원만 필요한지 아니면 배터리 정보도 필요한지 물어보세요.

가능한 데이터 요구 사항은 다음과 같습니다.

• 팩 전압

• 개별 그룹 전압

• 현재의

• 온도

• 충전 상태

• 남은 용량

• 남은 런타임

• 건강 상태

• 사이클 수

• 오류 코드

• 배터리 식별

• 제조 데이터

장치에 배터리 부족 경고만 필요한 경우 호스트 ADC로 충분할 수 있습니다. 다양한 부하와 온도에서 안정적인 배터리 비율을 표시해야 하는 경우 연료 게이지 기능이 필요할 수 있습니다.

4. 의사소통이 필요한지 여부 결정

스마트 BMS는 다음을 통해 통신할 수 있습니다.

• I²C

• SMBus

• UART

• 할 수 있다

• RS-485

• 독점적인 단일 와이어 인터페이스

• 또 다른 제품별 프로토콜

인터페이스는 배터리 커넥터, 핀 수, 호스트 소프트웨어, 테스트 프로세스 및 교체 전략에 영향을 미치기 때문에 조기에 합의해야 합니다.

프로토콜 이름만으로는 충분하지 않습니다. 기기 팀과 배터리 공급업체는 다음 사항도 정의해야 합니다.

• 데이터 필드

• 어드레싱

• 업데이트 속도

• 기상 행동

• 오류 처리

• 명령 권한

• 펌웨어 소유권

• 개정 간 호환성

5. 온도 감지 책임 정의

지정:

• 온도 센서 수

• 센서 유형 및 저항

• 센서 위치

• 충전 온도 제한

• 방전 온도 제한

• 회복 온도

• 각 센서를 읽는 컨트롤러

• 충전을 중지할 수 있는 컨트롤러

• 방전을 멈출 수 있는 컨트롤러

컴팩트 팩은 셀 본체 근처에 하나의 NTC를 사용할 수 있습니다. 더 크거나 더 높은 전류의 어셈블리에는 셀 및 보호 구성 요소 근처에 별도의 센서가 필요할 수 있습니다.

6. 시리즈-그룹 모니터링 및 밸런싱 평가

다중 시리즈 구성의 경우 다음을 결정하십시오.

• 모니터링되는 그룹 수

• 전압 측정 정확도

• 과충전 및 과방전 임계값

• 감지 지연

• 복구 동작

• 허용된 그룹 전압 차이

• 밸런싱 시작 전압

• 밸런싱 전류

• 균형 조건

• 감지 와이어 연결이 끊어졌을 때 오류 동작

밸런싱은 셀 일관성, 시리즈 수, 충전 방법, 예상되는 노후화 및 작동 프로필에 따라 선택해야 합니다.

7. 실제 현재 경로 확인

광고된 전류만으로 보드를 선택하지 마십시오.

사용 가능한 전류는 다음에 따라 달라집니다.

• MOSFET 온 저항

• MOSFET의 수와 배열

• PCB 구리 두께

• 전류 감지 저항

• 탭 및 용접 저항

• 와이어 게이지 및 길이

• 커넥터 저항

• 냉각 조건

• 인클로저 온도

• 피크 기간

• 보호 타이밍

'10A'로 설명된 보호 보드는 과도한 온도 상승 없이 밀봉된 소형 장치 내부에서 10A를 지속적으로 전달할 수 없습니다.

현재 정격은 해당 팩과 인클로저에서 검증되어야 합니다.

8. 대기 전력을 고려하세요

PCM과 BMS 회로 모두 에너지를 소비합니다.

이는 다음과 같은 경우에 특히 중요합니다.

• 저용량 셀

• 장기 보관 제품

• 추적 장치

• 원격 센서

• 비상 장비

• 배송기간이 긴 제품

• 대부분의 시간을 잠자면서 보내는 장치

스마트 관리 시스템은 저전력 모드나 배송 모드를 제공할 수 있지만 동작을 검증해야 합니다. 중요한 사양은 다음과 같습니다.

• 정상 작동 전류

• 수면 전류

• 차단 전류

• 기상 방법

• 저장 모드 동작

• 깊은 수면 후 회복

보관 중에 배터리를 소모하는 고급 회로는 더 많은 기능을 제공하더라도 단순한 PCM보다 적합하지 않을 수 있습니다.

9. 충전기를 완전한 팩에 맞추세요

충전기는 선택한 셀 화학 및 구성에 대해 올바른 충전 프로필, 전압 제한 및 전류 조절을 제공해야 합니다.

PCM 또는 BMS는 일반적으로 일반 충전 조절기가 아닌 보호 층입니다.

일부 통합 솔루션에는 충전과 관리 기능이 결합되어 있지만 이는 실제 설계를 통해 확인해야 합니다. 공급업체는 단지 BMS라고 불리는 이유만으로 보드가 충전을 제어한다고 가정해서는 안 됩니다.

확인하다:

• 충전기 출력 전압

• 충전 전류 범위

• 충전 종료 방법

• 온도 조절

• 사전 충전 동작

• 재충전 임계값

• 통신 요구 사항

• 보호 차단 후 동작

• 호스트 전원 경로와의 호환성

10. 오류 및 복구 동작 정의

보호는 배터리 연결이 끊어졌을 때만 이루어지는 것이 아닙니다. 장치 팀은 이후에 어떤 일이 발생하는지 이해해야 합니다.

정의하다:

• 충전 및 방전 경로를 별도로 제어하는지 여부

• 복구를 위해 충전기가 필요한지 여부

• 하중을 제거해야 하는지 여부

• 복구가 자동인지 여부

• 영구 결함이 래치되었는지 여부

• 호스트가 오류 코드를 수신하는지 여부

• 저장된 데이터가 유지되는지 여부

• 사용자가 기기를 다시 시작할 수 있는지 여부

• 서비스 개입이 필요한지 여부

예기치 않은 복구 동작으로 인해 보호 회로가 올바르게 작동하더라도 현장 오류가 발생할 수 있습니다.

보호 이름만으로는 충분하지 않은 이유

'PCM 포함' 또는 'BMS 포함'만 언급한 인용문은 불완전합니다.

공급업체는 최소한 다음을 확인해야 합니다.

• 지원되는 화학

• 시리즈 수

• 최대 충전 전압

• 과충전 감지 및 회복 전압

• 과방 전 감지 및 회복 전압

• 충전 과전류 임계값

• 방전 과전류 임계값

• 단락 응답

• 연속 전류 기능

• 피크 전류 성능 및 지속 시간

• 온도 모니터링 기능

• 셀 밸런싱 기능

• 현재 소비

• 통신 인터페이스

• 연료 게이지 기능

• 커넥터 및 핀아웃

• 복구 동작

• 물리적 크기

스마트 BMS가 필요한 경우 문서에는 다음이 필요할 수도 있습니다.

• 통신 프로토콜

• 지도 등록

• 구성 파일

• 펌웨어 버전

• 충전 상태 알고리즘

• 교정 과정

• 인증방법

• 데이터 보존 동작

• 업데이트 및 개정 관리 절차

보드 이름은 사양의 시작일 뿐입니다.

일반적인 PCM 및 BMS 선택 실수

LiPo 배터리 제조업체에 제공할 정보

전체 요청을 통해 배터리 공급업체는 일반 보드가 아닌 장치 기반의 PCM 또는 BMS를 추천할 수 있습니다.

배터리 요구 사항

• 공칭 전압

• 최대 충전 전압

• 필요용량

• 직렬 및 병렬 구성

• 선호하는 세포 화학

• 최대 배터리 크기

• 무게 제한

• 예상 사이클 수명

• 작동 및 보관 온도

• 충전 시간 목표

부하 요구 사항

• 일반적인 전류

• 최대 연속 전류

• 피크 전류

• 피크 기간

• 시동 전류

• 모터 정지 또는 히터 돌입 전류

• 수면 전류

• 필수 런타임

• 장치 저전압 임계값

보호 요구 사항

• 과충전 보호

• 과방 전 보호

• 충전 과전류 보호

• 방전 과전류 보호

• 단락 보호

• 온도 감지

• 보조 퓨즈 또는 보호 레이어

• 셀 밸런싱

• 필수 결함 복구 동작

스마트 배터리 요구 사항

• 배터리 백분율 표시

• 충전 상태 정확도

• 건강 상태 추정

• 사이클 수

• 남은 런타임 계산

• 오류 로깅

• 배터리 인증

• 통신 프로토콜

• 펌웨어 또는 등록 요구 사항

연결 요구 사항

• 커넥터 제조업체 및 시리즈

• 짝짓기 커넥터

• 핀 수

• 핀아웃

• 극성

• 와이어 게이지

• 와이어 길이

• NTC 리드

• 잔액 리드

• 통신선

• 케이블 출구 방향

ZERNE의 맞춤형 리튬 폴리머 배터리 솔루션은 OEM 장치의 전기적 및 기계적 요구 사항을 중심으로 셀 선택, PCM 또는 BMS 기능, 온도 감지, 커넥터, 배선 및 팩 구조를 통합할 수 있습니다.

선택한 보호 시스템을 검증하는 방법

선택한 PCM 또는 BMS는 먼저 배터리 팩 수준에서 평가한 다음 최종 장치 내부에서 평가해야 합니다.

관련 확인에는 다음이 포함될 수 있습니다.

• 충전 호환성

• 완전 충전 전압

• 과충전 감지

• 과방 전 감지

• 연속 전류 작동

• 피크 전류 응답

• 시작 동작

• 단락 응답

• MOSFET 온도 상승

• 커넥터 온도 상승

• 전압 강하

• 온도 센서 정확도

• 저온 및 고온 동작

• 직렬 그룹 전압 측정

• 셀 밸런싱

• 충전 상태 정확도

• 통신 안정성

• 잠에서 깨어나는 행동

• 배송 모드 전류

• 오류 로깅

• 보호 중단 후 복구

• 반복되는 충전-방전 사이클링

• 장기 보관

• 장치 종료 동작

테스트에서는 생산용 셀, 상호 연결, 전선, 커넥터, 인클로저 재료, 펌웨어 및 충전기 설정을 사용해야 합니다.

개방형 벤치 전류 테스트를 통과한 배터리는 밀봉된 장치 내부에서 다르게 작동할 수 있습니다. 열 환경과 전체 전류 경로는 전압 강하, MOSFET 온도, 전류 공유 및 차단 동작에 영향을 미칠 수 있습니다.

그만큼 리튬 폴리머 배터리 품질 관리 시스템은 셀 일관성, 프로세스 모니터링, 전기 검증 및 완성된 배터리 제어에 대한 추가 정보를 제공합니다.

결론

PCM과 BMS는 모두 LiPo 배터리를 보호할 수 있지만 서로 다른 수준의 시스템 책임을 위해 설계되었습니다.

PCM은 일반적으로 복잡도가 낮은 소형 회로에서 필수 전압, 전류 및 단락 보호 기능을 제공합니다. 장치의 부하가 예측 가능하고, 자세한 배터리 정보가 필요하지 않으며, 시스템의 다른 부분을 통해 정상적인 충전 및 종료를 처리하는 경우 적합할 수 있습니다.

배터리가 여러 시리즈 그룹을 모니터링하고, 셀의 균형을 맞추고, 남은 용량을 추정하고, 오류를 기록하고, 팩을 인증하거나, 호스트 장치와 통신해야 하는 경우 BMS는 더욱 적합해집니다.

선택은 팩 크기, 용량 또는 시리즈 수만을 기준으로 해서는 안 됩니다. 소형 단일 셀 장치에는 스마트 관리가 필요할 수 있는 반면, 대형 팩에는 잘 정의된 기본 보호만 필요할 수 있습니다. 마찬가지로 PCM이나 BMS 라벨은 특정 온도, 밸런싱, 측정 또는 통신 기능을 보장하지 않습니다.

최종 보호 사양은 셀 화학, 부하 프로필, 충전기, 전류 경로, 작동 온도, 대기 목표, 장치 소프트웨어 및 예상되는 오류 동작과 일치해야 합니다. 샘플을 생산하기 전에 이러한 요구 사항을 확인하면 불필요한 종료, 부정확한 배터리 보고, 과도한 가열 및 후기 단계의 제품 재설계를 방지하는 데 도움이 됩니다.

자주 묻는 질문

PCM과 BMS의 주요 차이점은 무엇입니까?

PCM은 주로 전기적 결함 보호 기능을 제공하는 반면 BMS는 보호 기능을 모니터링, 밸런싱, 상태 추정, 진단 및 통신과 결합할 수 있습니다. 제품마다 정확한 기능이 다르기 때문에 이름보다 스펙이 더 신뢰가 갑니다.

모든 LiPo 배터리에는 PCM이나 BMS가 필요합니까?

충전식 리튬 폴리머 배터리에는 적절한 시스템 수준 보호 전략이 필요합니다. 제품 아키텍처에 따라 보호 기능이 배터리 팩, 장치 또는 다른 적격 회로에 통합될 수 있습니다. 셀은 검증된 과충전, 과방전, 과전류, 단락, 충전 및 애플리케이션에 적합한 열 제어 없이 사용해서는 안 됩니다.

PCM은 보호 PCB와 동일합니까?

용어는 종종 같은 의미로 사용됩니다. 기술적으로 PCB는 인쇄 회로 기판 자체를 의미하고 PCM은 완전한 보호 회로 모듈을 의미합니다. 그러나 상업용 배터리 견적에서 공급업체는 유사한 어셈블리에 PCM, PCB 및 보호 보드를 사용할 수 있습니다.

PCM이 세포의 균형을 맞출 수 있나요?

일부 다중 셀 보호 모듈에는 밸런싱이 포함되어 있지만 많은 기본 PCM에는 포함되지 않습니다. 균형 조정이 필요한 경우 시작 전압, 전류, 정확도 및 작동 조건을 명시적으로 지정해야 합니다.

BMS로 LiPo 배터리를 충전할 수 있나요?

반드시 그런 것은 아닙니다. BMS는 충전 허용 여부를 모니터링하거나 제어할 수 있지만 일반적으로 별도의 충전기가 필요한 전류 및 전압 프로필을 조절합니다. 일부 집적 회로는 충전 및 배터리 관리 기능을 결합하므로 실제 아키텍처를 확인해야 합니다.

1S LiPo 배터리에 BMS가 필요합니까?

기본 1S 팩에는 PCM만 필요할 수 있지만 장치에 정확한 충전 상태 보고, 전류 측정, 통신, 인증, 오류 기록 또는 기타 스마트 기능이 필요한 경우 BMS가 적합할 수 있습니다.

2S 배터리에는 2S BMS가 필요합니까?

두 개의 직렬 연결된 전압 그룹을 위해 설계된 보호 및 모니터링 회로가 필요합니다. 이 제품은 2S BMS 또는 2S PCM이라고 부를 수 있지만 두 그룹을 모두 모니터링하고 화학, 전류, 충전 전압 및 밸런싱 요구 사항을 일치해야 합니다.

BMS는 항상 PCM보다 안전한가요?

아니요. 안전은 전체 설계, 구성 요소 등급, 보호 설정, 셀 품질, 충전기, 배선, 커넥터, 기계 구성 및 검증에 따라 달라집니다. 올바르게 지정된 PCM은 일치하지 않는 BMS보다 더 적합할 수 있습니다.

NTC는 자체적으로 온도 보호 기능을 제공합니까?

아니요. NTC는 온도 감지 구성 요소입니다. 온도가 정의된 한도를 초과하면 충전기, 호스트 장치, PCM 또는 BMS가 이를 읽고 필요한 조치를 취해야 합니다.

PCM 또는 BMS의 현재 등급을 어떻게 선택해야 합니까?

장치의 최대 연속 전류, 피크 전류, 피크 지속 시간, 시작 또는 정지 전류, 충전 전류 및 작동 온도를 사용합니다. 또한 MOSFET 손실, 보드 레이아웃, 와이어, 커넥터, 전압 강하, 감지 임계값 및 열 성능을 확인하세요.

대기전력을 덜 소비하는 옵션은 무엇입니까?

기본 PCM은 일반적으로 기능이 풍부한 BMS보다 전력을 덜 소비하지만 실제 값은 크게 다릅니다. 실제 회로 사양을 사용하여 작동, 절전, 종료 및 배송 모드 전류를 비교합니다.

OEM 장치에 맞게 PCM 또는 BMS를 맞춤 설정할 수 있나요?

예. 보호 임계값, 시리즈 수, 전류 용량, 온도 센서, 밸런싱, 통신, 연료 게이지, 커넥터, 핀아웃, 와이어 길이, 물리적 치수 및 복구 동작은 장치 요구 사항을 중심으로 설계될 수 있습니다.