Hoe een 18650-batterijpakket met een BMS te ontwerpen

Voor het ontwerpen van een 18650-batterijpakket met een BMS is meer nodig dan het met elkaar verbinden van meerdere cellen. Het pakket moet overeenkomen met de spanning, capaciteit, stroom, afmetingen, oplaadmethode, bedrijfstemperatuur en beschermingsvereisten van het apparaat.

Een betrouwbaar ontwerp combineert goed op elkaar afgestemde cellen, de juiste serie-parallelle configuratie, een geschikt batterijbeheersysteem, celbalancering, mechanische bescherming en gecontroleerde validatietests.

Wat is een 18650-batterijpakket met een BMS?

Een 18650-batterijpakket wordt gemaakt door cilindrische 18650 lithium-ioncellen in serie, parallel of een combinatie van beide aan te sluiten.

• Serieschakelingen verhogen de spanning.

• Parallelle verbindingen vergroten de capaciteit en het stroomvermogen.

• Een BMS bewaakt en beschermt het accupakket tijdens het laden en ontladen.

Een 3S2P-accupakket bevat bijvoorbeeld drie seriegroepen, waarbij binnen elke groep twee cellen parallel zijn geschakeld. Het pakket bevat in totaal zes cellen.

Een goed ontworpen GBS kan het volgende bieden:

• Bescherming tegen overbelasting van cellen

• Bescherming tegen overontlading van cellen

• Overstroombeveiliging

• Kortsluitbeveiliging

• Bescherming tegen oververhitting

• Bescherming tegen opladen bij lage temperaturen

• Bewaking van de celspanning

• Celbalancering

• Communicatie- of brandstofmeterfuncties

Het BMS is geen lader of spanningsomvormer. Het kan een goed ontworpen oplader, geschikte cellen, correcte bedrading of adequate mechanische bescherming niet vervangen.

1. Begin met de apparaatvereisten

Het batterijontwerp moet beginnen bij het apparaat en niet bij de beschikbare batterijcel.

Voordat u een cel of GBS selecteert, definieert u:

• Vereiste bedrijfsspanning

• Minimale en maximale ingangsspanning

• Gewenste bedrijfstijd

• Continue stroom

• Piek- of opstartstroom

• Laadstroom

• Beschikbare installatieruimte

• Connector- en kabelvereisten

• Bedrijfstemperatuur

• Verwachte levensduur van de cyclus

• Communicatievereisten

• Certificerings- en transportvereisten

Definieer het vereiste spanningsbereik

Het apparaat heeft mogelijk een geregelde 12 V-uitgang, een nominale batterij van 11,1 V of een groter ingangsbereik nodig. Deze eisen zijn niet uitwisselbaar.

Het ontwerp moet rekening houden met:

• Nominale accuspanning

• Maximale laadspanning

• Minimale bedrijfsspanning

• BMS-overspanningsuitschakeling

• BMS-onderspanningsuitschakeling

• Spanningsval onder belasting

• Spanningsvereisten van elke DC-DC-omzetter

De geselecteerde serietelling bepaalt de nominale spanning, de volledige lading en de uitschakelspanning van het pakket; de De 18650 accuspanningsgids laat zien hoe deze waarden veranderen bij veelvoorkomende pakketconfiguraties.

Meet continue en piekstroom

Een apparaat kan tijdens normaal gebruik weinig stroom verbruiken, maar heeft een hoge stroompuls nodig wanneer een motor, zender, pomp of draadloze module start.

Het ontwerp moet onderscheid maken tussen:

• Continue bedrijfsstroom

• Opstartstroom

• Piekstroom op korte termijn

• Laadstroom

• Stand-by stroom

• Gemiddelde stroom gedurende de volledige inschakelduur

Een GBS dat de gemiddelde stroom ondersteunt maar de piekstroom niet aankan, kan tijdens het opstarten het pakket loskoppelen.

Apparatuur met een hoog vermogen kan ook een batterij met hoge ontlading in plaats van een standaard energiegerichte 18650-cel.

Controleer de beschikbare ruimte

Bij het fysieke ontwerp moet rekening worden gehouden met meer dan alleen de diameter en lengte van de cellen. Het moet ook het volgende bevatten:

• Celafstand

• Isolatie materialen

• Nikkel- of koperen rails

• Afmetingen GBS-bord

• Beschermingscomponenten

• Thermistoren

• Kabels en connectoren

• Omheiningswanden

• Bevestigingspunten

• Warmteafvoerruimte

Een batterij kan de juiste elektrische specificaties hebben, maar past nog steeds niet in het apparaat nadat het GBS, de bedrading en de isolatie zijn toegevoegd.

2. Selecteer en match de 18650-cellen

Cellen moeten worden geselecteerd op basis van het feitelijke belastingsprofiel en de gebruiksomgeving.

Belangrijke specificaties zijn onder meer:

• Celchemie

• Nominale spanning

• Nominale capaciteit

• Maximale continue ontlaadstroom

• Pulsontladingsmogelijkheid

• Aanbevolen laadstroom

• Bedrijfstemperatuurbereik

• Levensduuromstandigheden

• Maximale laadspanning

• Voorwaarden voor afvoerafsluiting

• Celafmetingen

• Interne weerstand

Het datablad van de celfabrikant moet voorrang krijgen op algemene onlinespecificaties. Twee 18650-cellen kunnen dezelfde fysieke grootte hebben, maar totaal verschillende capaciteit, ontladingsprestaties en oplaadlimieten.

Meng geen ongeëvenaarde cellen

Cellen die in hetzelfde pakket worden gebruikt, moeten normaal gesproken hetzelfde hebben:

• Fabrikant

• Model

• Scheikunde

• Nominale capaciteit

• Productiebatch, waar mogelijk

• Leeftijd en gebruiksgeschiedenis

Het combineren van nieuwe en gebruikte cellen, verschillende merken of verschillende capaciteitsmodellen kan spanningsonbalans en ongelijkmatige stroomverdeling veroorzaken.

Een zwakkere cel kan de drempel voor overbelasting of onderspanning eerder bereiken dan de andere cellen. Het BMS kan dan het gehele pakket loskoppelen, ook al lijkt de totale pakketspanning acceptabel.

Voor OEM-productie moeten binnenkomende cellen worden gecontroleerd op:

• Open circuit spanning

• Capaciteit

• Interne weerstand

• Fysieke schade

• Isolatie staat

• Consistentie van de partij

Herstelde of niet-geverifieerde cellen mogen niet worden gebruikt in een commercieel batterijpakket.

3. Bepaal de serie- en parallelle configuratie

De serie-parallelle configuratie wordt normaal gesproken geschreven S en P. als De S/P-notatie bepaalt hoe spanning, capaciteit en stroomcapaciteit worden gecombineerd. Deze relaties worden geïllustreerd aan de hand van gemeenschappelijk serie en parallelle 18650 batterijconfiguraties.

• S vertegenwoordigt het aantal in serie verbonden celgroepen.

• P vertegenwoordigt het aantal parallel geschakelde cellen in elke groep.

De basisrelaties zijn:

Nominale spanning pakket ≈ Serietelling × Nominale celspanning Packcapaciteit ≈ Paralleltelling × Celcapaciteit Totaal aantal cellen = Serietelling × Paralleltelling 

De stroomcapaciteit neemt ook toe met de parallelle telling, maar het werkelijke resultaat hangt af van de ontladingswaarde van de cel, de BMS-waarde, lassen, draden, connectoren en thermische omstandigheden.

Algemene 18650-pakketconfiguraties

De exacte spanning is afhankelijk van het gegevensblad van de cel en het laadsysteem dat voor het pakket wordt gebruikt.

Voorbeeld: een 3S2P-pakket ontwerpen

Stel dat de geselecteerde 18650-cel het volgende heeft:

• Nominale spanning: 3,6 V

• Capaciteit: 2,5 Ah

• Maximale continue ontlading: 10 A

Een 3S2P-pakket zou ongeveer het volgende bieden:

• Nominale spanning: 10,8 V

• Capaciteit: 5 Ah

• Energie: ongeveer 54 Wh

• Totaal aantal cellen: 6

• Theoretische parallelle stroomcapaciteit: ongeveer 20 A voordat rekening wordt gehouden met het gebouwbeheersysteem, de bedrading, de temperatuur en de veiligheidsmarges

Als de gespecificeerde nominale spanning van de cel 3,7 V bedraagt, wordt het pakket doorgaans omschreven als een nominaal pakket van 11,1 V.

Het GBS voor dit voorbeeld moet zijn ontworpen voor een configuratie met drie series cellen. Een 4S BMS is niet geschikt simpelweg omdat deze een hogere spanning heeft.

Begrijp seriegroepen in een parallel pakket

In een 3S2P-pakket bewaakt het BMS doorgaans drie seriegroepen in plaats van zes volledig onafhankelijke celspanningen.

De twee cellen in elke parallelle groep delen dezelfde elektrische spanning. Het BMS bewaakt de spanning van elke seriegroep en balanceert de groepen tijdens het opladen.

Dit maakt celmatching en constructie van parallelle groepen belangrijk. Een slechte verbinding, een beschadigde cel of een las met hoge weerstand binnen één parallelle groep kunnen een ongelijkmatige stroomverdeling veroorzaken.

4. Bereken capaciteit, energie en looptijd

Capaciteit wordt normaal gesproken uitgedrukt in ampère-uren, terwijl energie wordt uitgedrukt in wattuur. 

De geschatte energieberekening is:

Pack-energie in Wh ≈ Nominale spanning × Capaciteit in Ah 

Voor het 3S2P-voorbeeld:

10,8 V × 5 Ah = ongeveer 54 Wh 

De geschatte looptijd kan vervolgens worden berekend als:

Runtime in uren ≈ Bruikbare batterij-energie in Wh ÷ Apparaatvermogen in W 

Als het apparaat continu 10 W verbruikt:

54 Wh ÷ 10 W = ongeveer 5,4 uur 

In de praktijk zal de bruikbare looptijd lager zijn vanwege:

• DC-DC-omzetterverliezen

• BMS-afsluitlimieten

• Spanningsval onder belasting

• Cel temperatuur

• Veroudering

• Hoge ontladingssnelheid

• Veiligheidsreserve

• Veranderingen in het stroomverbruik van het apparaat

Voor apparaten met variabele belasting is het gemiddelde vermogen over de volledige bedrijfscyclus nuttiger dan alleen het maximale vermogen. Voor een completere schatting combineert u de nominale spanning met bruikbare energie, conversie-efficiëntie, uitschakellimieten, temperatuur en het werkelijke belastingsprofiel in 18650 batterijcapaciteit en looptijdberekeningen.

De De 18650 batterijcalculator kan een eerste schatting geven van het aantal series, paralleltellingen, packspanning, capaciteit, energie en looptijd.

5. Kies het juiste GBS

Het BMS moet worden geselecteerd nadat de serie-parallelle configuratie is bepaald.

Een GBS-specificatie moet overeenkomen met de volgende parameters.

Serietelling

Het GBS moet overeenkomen met het aantal seriegroepen:

• 2S-pakket → 2S GBS

• 3S-pakket → 3S BMS

• 4S-pakket → 4S BMS

• 6S-pakket → 6S BMS

Het aantal series is belangrijker dan het totale aantal cellen. Voor een 3S2P-pakket is nog steeds een 3S BMS vereist.

Continue en piekstroom

De continue ontladingswaarde van het BMS moet groter zijn dan de continue stroom van het apparaat. De piekwaarde moet ook de opstart- en transiëntstroom omvatten.

Bij het ontwerp moet rekening worden gehouden met het volledige stroompad, inclusief:

• Beoordeling van celontlading

• BMS MOSFET-classificatie

• Nikkel- of koperverbindingen

• Zekeringen

• Draden

• Connectoren

• PCB-sporen

• Behuizingstemperatuur

Een gebouwbeheersysteem kan een hoge nominale stroomsterkte hebben, maar moet nog steeds worden verlaagd als het in een kleine, slecht geventileerde behuizing wordt geïnstalleerd.

Laadstroom

Het GBS moet de beoogde laadstroom ondersteunen. De lader, cel, BMS, connector en bedrading moeten allemaal compatibel zijn.

De laadstroom moet worden gekozen op basis van de laadspecificatie van de cel en de vereiste levensduur. Een snellere lading is niet automatisch een betere lading als hierdoor overmatige hitte ontstaat of de celveroudering wordt versneld.

Beschermingsdrempels

De volgende BMS-parameters vereisen een zorgvuldige beoordeling:

• Drempel voor celoverspanning

• Drempel voor onderspanning van de cel

• Overstroomdrempel

• Reactie op kortsluiting

• Drempel voor overtemperatuur

• Laadlimiet bij lage temperatuur

• Herstelomstandigheden

• Beveiligingsvertragingstijd

• Balanceren van de startspanning

• Evenwichtsstroom

Deze waarden moeten compatibel zijn met het celgegevensblad en de BMS-specificatie. Een universele set beveiligingsdrempels is niet geschikt voor elke 18650-cel.

Celmonitoring, laad- en ontlaadcontrole en foutafhandeling vormen de kern hiervan structuur van het batterijbeheersysteem.

Communicatie- en brandstofmeterfuncties

Sommige toepassingen hebben alleen basisbescherming nodig. Anderen vereisen:

• Schatting van de laadstatus

• Toezicht op de gezondheidstoestand

• Batterij-authenticatie

• SMBus-, I⊃2;C-, CAN- of UART-communicatie

• Berekening van de resterende looptijd

• Foutregistratie

• Communicatie tussen host en apparaat

Medische apparatuur, industriële apparaten en slimme draagbare producten vereisen mogelijk een slim GBS in plaats van een basisbeschermingsbord.

6. Hoe een BMS een 18650-batterijpakket beschermt

Een BMS bewaakt normaal gesproken individuele seriegroepen en koppelt de accu los wanneer er een onveilige situatie wordt gedetecteerd.

Een spanningsmeting op pakketniveau kan niet altijd de toestand van elke seriegroep onthullen. Eén zwakke groep kan de beschermingslimiet bereiken terwijl de totale pakketspanning nog steeds normaal lijkt.

Om die reden hebben pakketten met meerdere cellen betrouwbare detectie- en beschermingslogica voor celgroepen nodig in plaats van eenvoudige monitoring van de totale spanning.

7. Waarom celbalancering belangrijk is

Cellen in een serieverpakking blijven niet gedurende hun hele levensduur perfect identiek.

Een spanningsonbalans kan ontstaan ​​als gevolg van:

• Kleine productieverschillen

• Ongelijke interne weerstand

• Verschillende startstatussen

• Ongelijkmatige temperatuur

• Veroudering

• Verschillen in zelfontlading

• Inconsistente las- of connectorweerstand

• Herhaalde werking met hoge stroomsterkte

De zwakste seriegroep kan de bruikbare capaciteit van het hele pakket beperken. Het kan de bovenste spanningslimiet bereiken tijdens het opladen of de onderste spanningslimiet tijdens het ontladen vóór de andere groepen. Omdat verschillen in capaciteit, interne weerstand en spanning zowel de stroomverdeling als de beveiligingstiming beïnvloeden, Het matchen van cellen in een 18650-batterijpakket moet worden behandeld als onderdeel van het ontwerpproces.

Passieve celbalancering

Passief balanceren is de eenvoudigere benadering. Het verlaagt de spanning van een celgroep met een hoger voltage door een kleine hoeveelheid overtollige energie om te zetten in warmte.

De belangrijkste voordelen zijn:

• Eenvoudig circuitontwerp

• Lagere kosten

• Gemakkelijke integratie

• Brede beschikbaarheid

• Geschikt voor vele compacte accupacks

De beperking is dat de overtollige energie verloren gaat als warmte. Passief balanceren kan ook relatief lang duren als de onbalans aanzienlijk is.

Actieve celbalancering

Actief balanceren brengt energie over van een groep met een hogere spanning naar een groep met een lagere spanning in plaats van alle overtollige energie als warmte af te voeren.

Deze aanpak kan bieden:

• Lagere balanceringsverliezen

• Betere efficiëntie in grotere verpakkingen

• Effectiever gebruik van de beschikbare capaciteit

• Beter geschikt voor veeleisende fietsomstandigheden

De afwegingen omvatten:

• Hogere kosten

• Complexere besturingscircuits

• Extra ontwerp- en validatiewerkzaamheden

• Meer ruimte en thermische overwegingen

Passief balanceren is vaak geschikt voor compacte, kostengevoelige pakketten met goed op elkaar afgestemde cellen. Actief balanceren wordt aantrekkelijker wanneer het pakket groot is, vaak wordt gefietst, weinig ruimte heeft of vereist is om een ​​strakke spanningsconsistentie op de lange termijn te behouden.

Kan balanceren een slechte cel herstellen?

Nee. Balanceren kan beperkte verschillen tussen gezonde cellen corrigeren, maar een beschadigde, verouderde of abnormaal zelfontladende cel kan niet worden gerepareerd.

Als een seriegroep herhaaldelijk afwijkt van de anderen, inspecteer dan:

• Celcapaciteit

• Interne weerstand

• Lekkage of zelfontlading

• Laskwaliteit

• BMS-detectiedraden

• Temperatuurverschillen

• Connectorweerstand

Herhaaldelijke onbalans is meestal een teken dat het cel-, verbindings- of pakketontwerp aandacht behoeft. Het verhogen van de balanceringsstroom alleen lost het probleem wellicht niet op.

8. Mechanisch en elektrisch pakketontwerp

Elektrische prestaties zijn slechts een onderdeel van een betrouwbaar 18650-batterijpakket.

Gebruik een gecontroleerd interconnectieproces

Commerciële batterijpakketten maken doorgaans gebruik van gecontroleerd puntlassen of een andere gekwalificeerde verbindingsmethode. Direct solderen aan cilindrische lithium-ioncellen kan overmatige hitte naar de cel overbrengen en op de lange termijn betrouwbaarheidsrisico's met zich meebrengen.

Het interconnectieontwerp moet het volgende regelen:

• Lassterkte

• Stroompadweerstand

• Warmteopwekking

• Trillingsbestendigheid

• Afmetingen lip en rail

• Gedrag van zekeringen

• Herhaalbaarheid van de productie

Bescherm mobiele terminals

De positieve pool van een 18650-cel moet worden beschermd met geschikte isolatiecomponenten, zoals isolatieringen en vispapierbescherming.

Het pakket kan ook het volgende vereisen:

• Celscheiders

• Isolerende platen

• Terminalbarrières

• Anti-slijtvaste materialen

• Vlamvertragende materialen

• Bescherming tegen celbeweging

• Ruimte rond het BMS-bord

Een losse cel of beschadigde isolatie kan een interne kortsluiting veroorzaken.

Ontwerp het thermische pad

Thermisch ontwerp moet rekening houden met zowel de cellen als het GBS.

Het ontwerp kan het volgende omvatten:

• Thermistoren bevestigd aan representatieve cellocaties

• Temperatuurbewaking in de buurt van het heetste gebied

• Warmtepaden weg van MOSFET's

• Ventilatie of warmteoverdracht van de behuizing

• Afstand tussen warmtegenererende componenten

• Bescherming tegen externe warmtebronnen

De locatie van de thermistor moet het werkelijke thermische risico weerspiegelen. Als u de sensor ver van de cellen plaatst, kan dit een onnauwkeurige temperatuurmeting opleveren.

Selecteer draden en connectoren zorgvuldig

Bij de keuze van kabels en connectoren moet rekening worden gehouden met:

• Continue stroom

• Piekstroom

• Kabel lengte

• Spanningsdaling

• Temperatuur

• Mechanische beweging

• Paringscycli

• Vergrendelingsvereisten

• Polariteitsbescherming

Een connector die geschikt is voor de gemiddelde stroom kan nog steeds defect raken bij herhaalde opstartpulsen of verhoogde temperaturen.

9. Test en valideer het batterijpakket

Een productieklaar pakket moet elektrisch, mechanisch, thermisch en functioneel worden gevalideerd.

Testen op celniveau

Vóór montage, het testen van de batterijcapaciteit en -status van 18650 levert de capaciteit, interne weerstand en spanningsgegevens op die nodig zijn voor celmatching.

• Cel identiteit

• Open circuit spanning

• Capaciteit

• Interne weerstand

• Fysieke conditie

• Isolatie

• Matching tussen cellen

Testen op pakketniveau

Controleer na montage:

• Totale pakketspanning

• Spanning van elke seriegroep

• Correcte BMS-draadvolgorde

• Laadgedrag

• Ontladingsgedrag

• Bescherming tegen overbelasting

• Bescherming tegen overontlading

• Overstroombeveiliging

• Reactie op kortsluiting in een gecontroleerde laboratoriumopstelling

• Temperatuurbescherming

• Balancerend gedrag

• Connectorpolariteit

• Communicatiefuncties, indien van toepassing

Applicatie testen

Het pakket moet ook in het uiteindelijke apparaat worden getest.

Relevante tests kunnen zijn:

• Opstart- en piekbelastingstesten

• Continue looptijd

• Oplaadtijd

• Werking bij lage en hoge temperaturen

• Behuizingstemperatuur

• Trillings- en valtesten

• Cyclus testen

• Stand-by-stroom testen

• Langdurige opslag

• Transport- en certificeringstesten

Het testen moet plaatsvinden via de monster-, pilot- en productiefasen. Een batterij die goed presteert in een open laboratoriumopstelling kan zich in een compacte behuizing anders gedragen.

10. Veel voorkomende ontwerpfouten bij het 18650-batterijpakket

Het BMS kiezen voordat u het pakket definieert

Het BMS moet het aantal series, de stroom, de oplaadmethode, de temperatuurvereisten en de communicatiebehoeften volgen. Als u eerst voor een generiek BMS kiest, levert dit vaak integratieproblemen op.

Alleen afhankelijk van de totale pakketspanning

De totale spanning laat niet zien of de ene seriegroep significant zwakker is dan de andere. Individuele groepsmonitoring is essentieel voor meercellige pakketten.

Verschillende cellen gebruiken in één pakket

Verschillende capaciteiten, interne weerstand of verouderingsniveaus kunnen een ongelijkmatige stroomverdeling en voortijdige beveiligingsuitschakelingen veroorzaken.

Het GBS behandelen als een oplader

Een BMS kan het pakket beschermen en monitoren, maar vervangt geen oplader door een chemie- en serie-gematcht laadprofiel . De lader moet nog steeds de gespecificeerde spanning, stroom, CC/CV-regeling en beëindigingsgedrag leveren voor het geselecteerde pakket.

Piekstroom negeren

Een apparaat kan tijdens normaal gebruik werken, maar wordt uitgeschakeld wanneer een motor, zender, pomp of processor een korte stroomstoot veroorzaakt.

Er is geen thermische marge

De cel- en GBS-classificaties kunnen worden verlaagd door een hoge omgevingstemperatuur, slechte ventilatie en een compacte behuizing.

Balansvalidatie overslaan

Een GBS kan een balanceringsfunctie bevatten, maar dat bewijst niet automatisch dat de balanceringsstroom, activeringsspanning, timing en temperatuurgedrag geschikt zijn voor de toepassing.

11. Informatie voor een OEM-batterijfabrikant

Een batterijfabrikant kan een nauwkeurigere oplossing ontwikkelen als aan de initiële vereisten is voldaan.

Een nuttig specificatiepakket zou het volgende moeten bevatten:

Wanneer deze eisen zijn gedefinieerd, kan ZERNE zich ontwikkelen op maat gemaakte 18650-batterijoplossingen rond de vereiste spanning, capaciteit, afmetingen, connector, GBS en productieomstandigheden. Voor projecten die een kant-en-klaar pakket nodig hebben in plaats van losse cellen, ZERNE's 18650 Battery Pack- opties kunnen worden geconfigureerd rond de vereiste elektrische en mechanische specificaties.

Veelgestelde vragen

Hoeveel 18650-cellen zijn er nodig om een ​​batterijpakket te maken?

Het totale aantal cellen wordt als volgt berekend:

Totaal aantal cellen = Aantal reeksen × Aantal parallelle cellen 

Voor een 3S2P-pakket zijn bijvoorbeeld zes cellen nodig.

Welk GBS heb ik nodig voor een 3S2P 18650 accupakket?

Voor een 3S2P-pakket is normaal gesproken een GBS nodig die is ontworpen voor drie seriegroepen. De parallelle telling heeft invloed op de capaciteit en het huidige vermogen, terwijl de BMS-seriewaarde moet overeenkomen met het aantal seriegroepen.

De stroomsterkte van het BMS moet ook overeenkomen met de continue en piekbelastingsvereisten van het pakket.

Heeft elk 18650-batterijpakket een GBS nodig?

De meeste oplaadbare meercellige lithium-ion-packs vereisen een geschikt beschermings- en monitoringsysteem. De exacte architectuur kan afhankelijk van de toepassing een BMS, PCM of een geavanceerder slim batterijsysteem zijn.

Commerciële apparatuur zou een beschermingsontwerp moeten gebruiken dat gebaseerd is op het werkelijke risicoprofiel, in plaats van een generiek bord dat alleen op basis van de spanning wordt gekozen.

Brengt een GBS automatisch alle cellen in evenwicht?

Alleen een GBS met balanceringsfunctie kan seriegroepen balanceren. Zelfs dan is balanceren normaal gesproken bedoeld om beperkte verschillen tussen gezonde groepen te corrigeren.

Het kan een beschadigde of ernstig verouderde cel niet repareren.

Kunnen verschillende 18650-cellen in hetzelfde batterijpakket worden gebruikt?

Het wordt over het algemeen niet aanbevolen. Cellen in hetzelfde pakket moeten qua model, chemie, capaciteit, leeftijd en elektrische toestand overeenkomen.

Het gebruik van niet-overeenkomende cellen kan ongelijkmatig opladen, verminderde capaciteit, oververhitting en vroegtijdige beveiligingsuitschakelingen veroorzaken.

Is een 3S2P-pakket krachtiger dan een 3S1P-pakket?

Een 3S2P-pakket heeft dezelfde nominale spanning als een 3S1P-pakket, maar ongeveer tweemaal de capaciteit en een groter stroomvermogen als de cellen op de juiste manier op elkaar zijn afgestemd.

Het bevat ook twee keer zoveel cellen en vereist meer fysieke ruimte.

Is passief of actief balanceren beter?

Geen van beide opties is geschikt voor elke toepassing.

Passief balanceren is vaak geschikt voor compacte, kostengevoelige pakketten met goed op elkaar afgestemde cellen. Actief balanceren kan de moeite waard zijn als efficiëntie, capaciteitsbenutting, verpakkingsgrootte of onbalansprestaties op de lange termijn bijzonder belangrijk zijn.

Kan een BMS de accuspanning verhogen?

Nee. Een BMS bewaakt en beschermt de accu. Het functioneert niet als een boost-converter.

Als het apparaat een geregelde uitgangsspanning nodig heeft, is mogelijk een aparte DC-DC-omzetter nodig.

Hoe moet een 18650-pakket worden getest vóór massaproductie?

Het pakket moet eerst worden getest op cel- en prototypeniveau, gevolgd door gecontroleerd opladen, ontladen, bescherming, balanceren, thermische, mechanische en toepassingstests.

Het uiteindelijke testplan moet het celgegevensblad, de BMS-specificatie, de apparaatvereisten en de toepasselijke nalevingsnormen weerspiegelen.

Conclusie

Een betrouwbaar 18650-batterijpakket met een BMS begint met de apparaatvereisten. Het ontwerp moet vervolgens celselectie, serie-parallelle configuratie, capaciteits- en stroomberekeningen, BMS-selectie, beschermingsontwerp, balancering, mechanische integratie en validatietests doorlopen.

De belangrijkste principes zijn:

• Zorg ervoor dat de pack-spanning overeenkomt met het volledige werkingsbereik van het apparaat.

• Gebruik cellen met compatibele specificaties en elektrische toestand.

• Selecteer het BMS op basis van serietelling, stroom, opladen, temperatuur en communicatievereisten.

• Bewaak individuele seriegroepen in plaats van alleen te vertrouwen op de totale pakketspanning.

• Valideer balancering en bescherming onder realistische bedrijfsomstandigheden.

• Behandel mechanische constructie, connectoren, isolatie en thermisch ontwerp als onderdeel van de batterijveiligheid.

Voor apparatuurontwikkelaars die een pakket nodig hebben dat is aangepast aan specifieke spanning, capaciteit, afmetingen, connector, GBS en productievereisten, kan een op maat gemaakt batterijontwerp het integratierisico van prototype tot massaproductie verminderen.