LiPo Piller için PCM ve BMS: Cihazınızın Hangi Koruma Sistemine İhtiyacı Var?

Li-polimer pilin uygun voltaj ve kapasiteden daha fazlasına ihtiyacı vardır. Koruma sistemi aynı zamanda hücre kimyası, seri sayısı, yük akımı, şarj yöntemi, çalışma sıcaklığı ve ana cihazın gerektirdiği bilgilerle de eşleşmelidir.

Pil teknik özelliklerinde sıklıkla iki terim görülür: PCM veya Koruma Devresi Modülü ve BMS veya Pil Yönetim Sistemi.

PCM genellikle aşırı şarj, aşırı deşarj, aşırı akım ve kısa devre kesme gibi temel arıza korumasına odaklanır. Bir BMS, hücre grubu izleme, dengeleme, şarj durumu tahmini, veri kaydı ve iletişim gibi işlevleri eklerken aynı korumayı sağlayabilir.

Bu ayrım faydalıdır ancak mutlak değildir. Gelişmiş tek hücreli bir paket bir BMS'ye ihtiyaç duyabilirken, çok hücreli bir düzenek nispeten basit bir koruma panosu kullanabilir. Tedarikçiler ayrıca PCM, PCB, koruma panosu ve BMS'yi farklı şekilde kullanabilir.

Bu nedenle doğru seçim, yalnızca devrenin adına değil, cihazınızın ihtiyaç duyduğu işlevlere de bağlıdır.

Bu kılavuz, PCM ve BMS işlevlerini karşılaştırır, her yaklaşımın ne zaman uygun olabileceğini açıklar ve lityum polimer pilin korunmasını belirlemek için pratik bir süreç sağlar.

Temel Çıkarımlar

• PCM öncelikle tanımlanmış elektrik arızaları sırasında akünün bağlantısını kesmek için tasarlanmıştır.

• BMS genellikle korumayı daha geniş izleme, tahmin, dengeleme, kontrol veya iletişim işlevleriyle birleştirir.

• PCM ve BMS evrensel olarak standartlaştırılmış ürün kategorileri değildir.

• Devrenin gerçek özellikleri, bir çizimde veya alıntıda yazılı olan addan daha önemlidir.

• Cihaz doğru pil yüzdesine, kimlik doğrulamaya, tanılamaya veya iletişime ihtiyaç duyduğunda, tek hücreli bir paketin yine de bir BMS'ye ihtiyacı olabilir.

• Çoklu seri paketi, koruma panosu PCM olarak adlandırılsa bile bireysel seri grup izlemeyi gerektirir.

• Hücre dengeleme, geleneksel 1S paketiyle değil, seri bağlı voltaj gruplarıyla ilgilidir.

• Ne PCM ne de BMS otomatik olarak akü şarj cihazı olarak değerlendirilmemelidir.

• Aşırı akım açma değerleri güvenli sürekli akım değerleri ile aynı değildir.

• Yüksek voltajlı hücreler, gerçek kimyalarına uygun koruma ve şarj eşikleri gerektirir.

• Sıcaklık koruması yalnızca gerekli sensör, eşikler ve kontrol yolu dahil edildiğinde mevcuttur.

• Boyut, yedek akım, maliyet, akım kapasitesi ve iletişim gereksinimleri birlikte değerlendirilmelidir.

• Koruma tasarımının üretim için onaylanmasından önce paket düzeyinde ve cihaz düzeyinde testler gereklidir.

LiPo Pil Paketindeki PCM Nedir?

PCM, anlamına gelir Koruma Devresi Modülü . Aynı zamanda yaygın olarak koruma panosu veya koruma devre kartı olarak da tanımlanır.

Tipik bir PCM, bir koruma IC'si, şarj ve deşarj MOSFET'leri, dirençler, kapasitörler ve akü akımını taşımak için iletken yollar içerir. Tasarıma bağlı olarak akım algılama elemanı, sigorta, NTC arayüzü veya diğer bileşenleri de içerebilir.

Ana amacı hücrenin veya paketin belirtilen anormal elektriksel koşullarda kalmasını önlemektir.

Ortak PCM İşlevleri

Temel bir PCM şunları sağlayabilir:

• Aşırı şarj voltajı koruması

• Aşırı deşarj voltajı koruması

• Deşarj aşırı akım koruması

• Şarj aşırı akım koruması

• Kısa devre koruması

• MOSFET kontrolünü şarj etme ve boşaltma

• Arıza durumundan sonra kurtarma

Ek işlevler şunları içerebilir:

• Sıcaklık algılama

• İkincil aşırı gerilim koruması

• Bir termal sigorta

• Paket tanımlama

• Gecikmeli arıza tespiti

• Ayrı şarj ve deşarj kontrol yolları

Her koruma modülü bu işlevlerin tamamını içermez. Örneğin bir pil, PCM'nin kendisi yerine şarj cihazı veya ana cihaz tarafından okunan bir NTC kablosuna sahip olabilir.

Temel PCM'nin Genellikle Sağlayamadığı Şeyler

Geleneksel bir koruma modülü normalde aşağıdaki gibi gelişmiş işlevler sunmaz:

• Doğru şarj durumu raporlaması

• Sağlık durumu tahmini

• Döngü sayımı

• Kalan çalışma süresi tahmini

• Olay veya arıza kaydı

• Hücre dengeleme kontrolü

• Dijital iletişim

• Pil kimlik doğrulaması

• Sahada yapılandırılabilir ürün yazılımı

• Ayrıntılı teşhis verileri

Bu işlevler ek ölçüm devreleri, algoritmalar, bellek veya iletişim arayüzleri gerektirir.

Bu nedenle bir PCM, cihaza ne kadar kullanılabilir enerji kaldığını veya daha önce neden bir kapanma meydana geldiğini söylemeden pili koruyabilir.

BMS Nedir?

BMS anlamına gelir , Pil Yönetim Sistemi . Pil izleme, koruma, kontrol ve veri yönetimi işlevlerinin daha geniş bir kombinasyonunu ifade eder.

Bir BMS, özel bir pil yönetimi IC'si, bir yakıt göstergesi IC'si, bir mikro denetleyici, akım ve sıcaklık sensörleri, dengeleme devreleri, MOSFET'ler, bellek ve iletişim bileşenleri kullanılarak uygulanabilir. Kesin mimari, hücre sayısına ve cihaz gereksinimlerine bağlıdır.

Bu işlevlere daha geniş bir giriş için ZERNE'nin kılavuzunda şunlar açıklanmaktadır: Pil yönetim sisteminin pil takımını nasıl izlediği ve koruduğu.

Ortak BMS İşlevleri

Tasarıma bağlı olarak bir BMS şunları sağlayabilir:

• Hücre veya seri grup gerilim izleme

• Paket voltajı izleme

• Şarj ve deşarj akımı ölçümü

• Sıcaklık izleme

• Aşırı şarj ve aşırı deşarj koruması

• Aşırı akım ve kısa devre koruması

• Pasif veya aktif hücre dengeleme

• Şarj durumu tahmini

• Sağlık durumu tahmini

• Kalan kapasite hesaplaması

• Döngü sayımı

• Arıza ve olay günlüğü

• Pil kimlik doğrulaması

• Şarj ve deşarj kontrolü

• Ana cihaz veya şarj cihazıyla iletişim

• Yapılandırılabilir koruma eşikleri

• Uyku, bekleme ve uyandırma yönetimi

Bir BMS bu listedeki her işlevi otomatik olarak içermez. Bazı sistemler koruma ve dengeleme sağlar ancak yakıt göstergesi yoktur. Diğerleri doğru şarj durumu bilgisi sağlar ancak ikincil güvenlik katmanı olarak ayrı bir koruyucuya güvenir.

Gerekli işlevler akü özelliklerinde açıkça belirtilmelidir.

PCM ve BMS: En Önemli Fark

Pratik fark farkıdır kapsam .

Bir PCM öncelikle şunu sorar:

Akü tanımlanmış bir elektrik arızası durumuna girdi mi ve şarj veya deşarj bağlantısının kesilmesi gerekiyor mu?

Bir BMS ayrıca şunları da isteyebilir:

Paketin içinde neler oluyor, ne kadar enerji kalıyor, hücreler nasıl yaşlanıyor ve cihaz hangi bilgi veya eylemi gerektiriyor?

Bu, PCM'nin güvensiz olduğu veya BMS'nin her zaman üstün olduğu anlamına gelmez. İyi tasarlanmış bir PCM, basit işletim gereksinimleri olan kompakt bir 1S ürünü için tamamen uygun olabilir. Gereksiz derecede karmaşık bir yönetim sistemi, kullanıcı deneyimini iyileştirmeden maliyet, devre alanı, geliştirme süresi, bekleme tüketimi ve yazılım entegrasyon çalışması ekleyebilir.

Amaç, tüm elektrik, güvenlik, teşhis ve ürün gereksinimlerini uygun tasarım marjıyla karşılayan en basit mimariyi seçmektir.

PCM ve BMS Karşılaştırması

Bu tablo evrensel bir adlandırma standardından ziyade yaygın endüstri uygulamalarını açıklamaktadır. 'BMS' etiketli bir ürün yalnızca temel kesme koruması sağlayabilirken, 'PCM' etiketli gelişmiş bir kart sıcaklık izleme veya dengeleme içerebilir.

Her zaman işlevsel özellikleri, devre değerini ve test gereksinimlerini karşılaştırın.

PCM ve BMS Koruma İşlevleri Nasıl Çalışır?

PCM ve BMS tasarımları birkaç temel koruma fonksiyonunu paylaşabilir. Temel fark, ne kadar izledikleri ve toplanan bilgilerle ne yaptıklarıdır.

Aşırı Şarj Koruması

Aşırı şarj koruması, bir hücrenin veya seri grubunun şarj sırasında tanımlanmış bir voltaj eşiğini aşıp aşmadığını izler.

Belirtilen gecikme süresi boyunca eşik aşılırsa, koruma devresi şarj MOSFET'ini kapatabilir ve şarjı kesebilir.

Üç değer ayırt edilmelidir:

• Normal şarj cihazı sonlandırma voltajı

• Koruma algılama voltajı

• Koruma kurtarma voltajı

Aşırı şarj eşiği normal şarj hedefi olarak kullanılmamalıdır. Normal şarj regülasyonu başarısız olduğunda veya anormal bir durum oluştuğunda yanıt vermesi amaçlanan bir arıza limitidir.

Örneğin, geleneksel bir 4,2 V hücre ile 4,35 V veya 4,4 V için tasarlanmış bir yüksek gerilim hücresi, farklı şarj ve koruma parametreleri gerektirir. Kullanan bir ürün yüksek voltajlı lityum polimer piller, genel bir lityum pil koruma kartı yerine seçilen hücreyle eşleşen eşikleri kullanmalıdır.

Aşırı Deşarj Koruması

Aşırı deşarj koruması, izlenen voltaj tanımlanmış bir sınırın altına düştüğünde yükü keser.

Bu fonksiyon hücrenin aşırı deşarj altında kalmasının önlenmesine yardımcı olur. Ancak normal cihaz kapatma genellikle koruma devresi acil durum kesme eşiğine ulaşmadan önce gerçekleşmelidir.

Cihaz, PCM veya BMS paketin bağlantısını kesene kadar rutin olarak çalışırsa pilde aşağıdaki sorunlarla karşılaşılabilir:

• Ani cihaz kapanması

• Azaltılmış kullanılabilir çevrim ömrü

• Tekrarlanan düşük voltaj stresi

• Yük altında yeniden başlatma zorluğu

• Hatalı pil yüzdesi raporlaması

• Hücre voltajı çok düşük olduğunda kurtarma sorunları

Bu nedenle ana cihazın düşük gerilim stratejisi ve koruma eşiği koordine edilmelidir.

Aşırı Akım Koruması

Aşırı akım koruması, şarj veya deşarj akımı belirli bir süre boyunca tanımlanmış bir algılama seviyesini aştığında yanıt verir.

Ayarın aşağıdakiler gibi geçerli yükleme olaylarını karşılaması gerekir:

• İşlemci başlatma

• Radyo iletim patlamaları

• Motorun çalıştırılması

• Motor duraklaması

• Pompa aktivasyonu

• Isıtıcı girişi

• Kapasitör şarjı

• LED veya ekran başlatma

• Geçici tepe gücü

Çok düşük bir eşik, rahatsız edici kapanmalara neden olabilir. Çok yüksek bir eşik, hücreyi, MOSFET'leri, ara bağlantıları, kabloyu veya konektörü yeterince koruyamayabilir.

Pil kapasitesi ile deşarj kapasitesi arasındaki ilişki, kılavuzda daha ayrıntılı olarak tartışılmaktadır. LiPo pil C derecesi.

Kısa Devre Koruması

Kısa devre koruması, çok yüksek bir akıma veya düşük dirençli bir arızayla tutarlı hızlı bir voltaj değişikliğine yanıt verir.

Çalışması mevcut değerden daha fazlasına bağlıdır. İlgili tasarım parametreleri şunları içerir:

• Algılama yöntemi

• Algılama eşiği

• Tepki gecikmesi

• MOSFET anahtarlama süresi

• Akım yolu direnci

• Arıza döngüsü endüktansı

• Kurtarma yöntemi

• Bağlayıcı davranışı

• Hücre arıza akımı özelliği

'Kısa devre koruması' yazan bir etiket, paketin olası her harici arızada doğru davranacağını kanıtlamaz. Tamamlanan montajın hala tanımlanmış hata testine ihtiyacı var.

Sıcaklık Koruması

Sıcaklık koruması bir veya daha fazla NTC termistörünü, IC sıcaklık sensörünü veya diğer algılama elemanlarını kullanabilir.

Sensör şu şekilde izlenebilir:

• Koruma devresi

• BMS

• Şarj cihazı

• Ana cihaz

• Birden fazla sistem

Spesifikasyonda hangi sistemin sensörü okuduğu ve hangi sistemin şarj veya deşarjı durdurabileceği belirtilmelidir.

Sıcaklık sınırları aşağıdaki durumlarda farklılık gösterebilir:

• Şarj etme

• Sürekli deşarj

• Tepe deşarjı

• Depolamak

• Düşük sıcaklıkta çalışma

• Yüksek sıcaklıkta çalışma

NTC uçlu bir akü otomatik olarak otonom sıcaklık kesme özelliğine sahip değildir. NTC yalnızca başka bir denetleyiciye bilgi sağlayabilir.

Hücre Dengeleme

Dengeleme, seri bağlı gruplar arasındaki voltaj farklarını sınırlar.

Temel bir pasif dengeleme devresi, şarj sırasında daha yüksek voltaj grubundan az miktarda şarjı ortadan kaldırır. Daha gelişmiş sistemler voltaja, şarj durumuna, sıcaklığa veya çalışma durumuna göre dengelemeyi kontrol edebilir.

Geleneksel 1S paketindeki seri gruplar arasında dengeleme gerekli değildir çünkü yalnızca bir gerilim grubu mevcuttur. Bir 1S2P paketi de bir voltaj grubu olarak ele alınır, ancak paralel hücrelerinin yine de yakından eşleştirilmesi gerekir.

Dengeleme şunları onaramaz:

• Hasarlı bir hücre

• Ciddi kapasite kaybı

• Yüksek kendi kendine deşarj

• Kötü kaynak

• Başlıca direnç farklılıkları

• Yanlış paket yapılandırması

• Uygun olmayan bir şarj cihazı

Sürekli olarak ciddi dengesizlik geliştiren bir paket, tek başına daha yüksek bir dengeleme akımından ziyade araştırma gerektirir.

Bir PCM Genellikle Şu Durumlarda Uygundur…

Ürünün nispeten basit pil gereksinimleri olduğu durumlarda PCM uygun olabilir.

Tipik koşullar şunları içerir:

• Paketin bir seri voltaj grubu var

• Cihaz, doğru pil yüzdesi raporlaması gerektirmez

• Dijital iletişime gerek yok

• Ana bilgisayar sistemi zaten kullanıcı arayüzünü ve normal kapatmayı yönetiyor

• Temel voltaj, akım ve kısa devre koruması yeterlidir

• Sıcaklık, şarj cihazı veya ana cihaz tarafından izlenir

• Devre boyutu oldukça sınırlıdır

• Çok düşük bekleme tüketimi önemlidir

• Pilin servis veya teşhis verileri sağlaması amaçlanmamıştır.

• Koruma eşikleri sabit kalabilir

• Yük profili tahmin edilebilir ve doğrulanmıştır

Olası uygulamalar arasında kompakt sensörler, temel izleyiciler, basit aydınlatma ürünleri, küçük tüketici elektroniği ve akıllı pil işlevleri olmadan güvenilir arıza kesmeye ihtiyaç duyan diğer cihazlar yer alır.

'Basit' kelimesi uygulamanın önemini değil, yönetim gereksinimlerini ifade eder. Arıza tespiti, doğru çalışma süresi bilgisi veya izlenebilirlik önemliyse, küçük bir cihaz yine de karmaşık izleme gerektirebilir.

BMS Genellikle Şu Durumlarda Tercih Edilir…

Cihaz temel kesme korumasının ötesinde işlevler gerektirdiğinde daha geniş bir yönetim sistemi uygun olabilir.

Yaygın nedenler şunları içerir:

• Paket birden fazla seri bağlı grup içeriyor

• Bireysel grup voltajları izlenmelidir

• Hücre dengelemesi gerekli

• Cihaz doğru bir pil yüzdesini görüntüler

• Kalan çalışma süresi tahmin edilmelidir

• Ana cihazın pil voltajı, akım veya sıcaklık verilerine ihtiyacı var

• Paket hataları bildirmelidir

• Döngü sayısı veya sağlık durumu gerekli

• Pil kimlik doğrulaması gerekli

• Şarj sistemi paketle iletişim kurar

• Koruma ayarları yapılandırılabilir olmalıdır

• Uygulama sahada değiştirilebilir bir akıllı pil kullanıyor

• Paket birden fazla çalışma modunu destekler

• Ürün, servis teşhislerini veya olay kayıtlarını gerektirir

• Cihazın değişken veya zorlu bir yük profili var

• Sistem pil davranışını diğer alt sistemlerle koordine etmelidir

Bu gereksinimler genellikle el terminallerinde, tıbbi elektroniklerde, robotiklerde, endüstriyel cihazlarda, taşınabilir test ekipmanlarında, iletişim cihazlarında ve bağlantılı ürünlerde görülür.

Her 1S LiPo Pilin Sadece PCM'ye İhtiyacı Var mı?

HAYIR.

1S paketi yalnızca bir seri voltaj grubuna sahiptir, dolayısıyla seri bağlı hücreler arasında dengelemeye ihtiyaç duymaz. Bu, devre karmaşıklığını azaltır ancak yönetim işlevlerine olan ihtiyacı ortadan kaldırmaz.

Tek hücreli bir pil, cihaz şunları gerektirdiğinde yine de bir BMS'ye veya akıllı pil devresine ihtiyaç duyabilir:

• Doğru şarj durumu raporlaması

• Kalan çalışma süresi tahmini

• Akım ölçümü

• Döngü sayımı

• Sağlık durumu takibi

• Arıza geçmişi

• Pil kimlik doğrulaması

• Dijital iletişim

• Yapılandırılabilir koruma

• Çoklu sıcaklık ölçümleri

Örneğin, bağlı bir tıbbi cihaz ve basit bir LED ürününün her ikisi de 3,7 V'luk bir kese hücresi kullanabilir. Pil voltajları aynı olabilir ancak izleme, tanılama ve güvenilirlik gereksinimleri çok farklıdır.

Seri sayısı tek başına koruma mimarisini belirlememelidir.

Her Çoklu Seri Paketin bir BMS'ye ihtiyacı var mı?

Çok serili bir akü, seri bağlı her voltaj grubunu izleyen bir koruma gerektirir. Yalnızca toplam paket voltajının izlenmesi yeterli değildir.

Örneğin, toplam voltajı 8,0 V olan bir 2S paketi şunları içerebilir:

• Her biri 4,0 V'ta iki grup

• 4,15 V'ta bir grup ve 3,85 V'de bir grup

• 4,25 V'ta bir grup ve 3,75 V'de bir grup

Aynı toplam voltaj, izin verilen limiti aşan bir grubu gizleyebilir.

Nispeten basit bir çok hücreli koruma panosu, iletişim, yakıt ölçümü veya gelişmiş teşhis sunmadan bireysel voltaj tespiti sağlayabilir. Bazı tedarikçiler bu devreyi çok hücreli PCM olarak adlandırırken diğerleri bunu temel BMS olarak adlandırıyor.

Temel gereksinimler şunlardır:

• Tam seri sayısıyla eşleşir

• Her seri grubunu izler

• Doğru voltaj eşiklerini kullanır

• Gerekli akımı destekler

• Dengesizliğe doğru tepki verir

• Tasarım gerektiriyorsa dengeleme sağlar

• Şarj cihazı ve hücre kimyasıyla eşleşir

• Uygun sıcaklık ve arıza davranışına sahiptir

İşlevsel spesifikasyon, teklifin PCM mi yoksa BMS mi kullandığından daha önemlidir.

Cihaz Örnekleri: PCM mi BMS mi?

Bunlar başlangıç ​​noktalarıdır, nihai reçeteler değil. Cihaz risk değerlendirmesi, çalışma profili, geçerli standartlar, şarj cihazı mimarisi ve paket yapısı seçimi değiştirebilir.

PCM ve BMS Arasında Nasıl Seçim Yapılır?

1. Hücre Kimyasını ve Gerilim Sınırlarını Doğrulayın

Belge:

• Hücre kimyası

• Nominal voltaj

• Maksimum şarj voltajı

• Önerilen deşarj limiti

• Seri gruplarının sayısı

• Grup başına paralel hücre sayısı

• Şarj akımı sınırı

• Sürekli deşarj özelliği

• Tepe deşarj kapasitesi

• İzin verilen sıcaklık aralığı

Yalnızca '3,7 V pil' etiketli koruma kartını seçmeyin. Benzer nominal gerilime sahip hücreler farklı maksimum şarj limitleri kullanabilir.

2. Cihaz Yük Profilini Tanımlayın

Ölçün veya tahmin edin:

• Uyku akımı

• Bekleme akımı

• Tipik akım

• Maksimum sürekli akım

• Tepe akımı

• Yoğun süre

• Başlangıç ​​akımı

• Motor durma akımı

• Tekrarlanan darbe akımı

• Arıza akımı

• Şarj akımı

Kısa yük darbeleri, ortalama akım düşük olsa bile koruma seçimini etkileyebilir.

Örneğin bir kablosuz izleyici, zamanının çoğunu düşük güç durumunda geçirebilir ve ardından veri iletimi sırasında kısa bir akım darbesi çekebilir. PCM veya BMS, aşırı voltaj düşüşü veya rahatsız edici kesinti olmadan geçerli darbeye izin vermelidir.

3. Cihazın Neleri Bilmesi Gerektiğine Karar Verin

Ana cihazın yalnızca güce mi, yoksa pil bilgisine mi ihtiyacı olduğunu sorun.

Olası veri gereksinimleri şunları içerir:

• Paket voltajı

• Bireysel grup voltajı

• Akım

• Sıcaklık

• Şarj durumu

• Kalan kapasite

• Kalan çalışma süresi

• Sağlık durumu

• Döngü sayısı

• Arıza kodu

• Pil kimliği

• Üretim verileri

Cihazın yalnızca düşük pil uyarısına ihtiyacı varsa ana bilgisayar ADC'si yeterli olabilir. Değişken yükler ve sıcaklıklar altında güvenilir akü yüzdesini göstermesi gerekiyorsa, yakıt göstergesi işlevi gerekli olabilir.

4. İletişimin Gerekli Olup Olmadığını Belirleyin

Akıllı bir BMS aşağıdakiler aracılığıyla iletişim kurabilir:

• I²C

• SMBus

• UART

• OLABİLMEK

• RS-485

• Tescilli tek kablolu arayüz

• Ürüne özel başka bir protokol

Pil konektörünü, pin sayısını, ana bilgisayar yazılımını, test sürecini ve değiştirme stratejisini etkilediği için arayüz üzerinde önceden anlaşmaya varılmalıdır.

Protokol adı tek başına yeterli değildir. Cihaz ekibi ve pil tedarikçisi ayrıca şunları tanımlamalıdır:

• Veri alanları

• Adresleme

• Güncelleme oranı

• Uyandırma davranışı

• Hata işleme

• Komut izinleri

• Ürün yazılımı sahipliği

• Revizyonlar arası uyumluluk

5. Sıcaklık Algılama Sorumluluğunu Tanımlayın

Belirtiniz:

• Sıcaklık sensörlerinin sayısı

• Sensör tipi ve direnç

• Sensör konumu

• Şarj sıcaklığı sınırları

• Boşaltma sıcaklığı sınırları

• Kurtarma sıcaklıkları

• Hangi kontrol cihazı her sensörü okur?

• Hangi denetleyici şarjı durdurabilir

• Hangi kontrol cihazı deşarjı durdurabilir?

Kompakt bir paket, hücre gövdesinin yakınında bir NTC kullanabilir. Daha büyük veya daha yüksek akımlı bir düzenek, hücrelerin ve koruma bileşenlerinin yakınında ayrı sensörlere ihtiyaç duyabilir.

6. Seri-Grup İzleme ve Dengelemeyi Değerlendirin

Çoklu seri konfigürasyonları için şunları belirleyin:

• İzlenen grup sayısı

• Gerilim ölçüm doğruluğu

• Aşırı şarj ve aşırı deşarj eşikleri

• Algılama gecikmesi

• Kurtarma davranışı

• İzin verilen grup voltajı farkı

• Başlangıç ​​voltajının dengelenmesi

• Dengeleme akımı

• Dengeleme koşulları

• Algılama kablosunun bağlantısı kesildiğinde hata davranışı

Dengeleme, hücre tutarlılığı, seri sayısı, şarj yöntemi, beklenen yaşlanma ve çalışma profiline göre seçilmelidir.

7. Gerçek Akım Yolunu Kontrol Edin

Bir panoyu yalnızca reklamı yapılan akıma göre seçmeyin.

Kullanılabilir akım şunlara bağlıdır:

• MOSFET direnci

• MOSFET'lerin sayısı ve düzeni

• PCB bakır kalınlığı

• Akım algılama direnci

• Sekme ve kaynak direnci

• Tel ölçüsü ve uzunluğu

• Konektör direnci

• Soğutma koşulları

• Muhafaza sıcaklığı

• Yoğun süre

• Koruma zamanlaması

'10 A' olarak tanımlanan bir koruma levhası, kapalı kompakt bir cihaz içerisinde aşırı sıcaklık artışı olmadan sürekli olarak 10 A akımı taşıyamayabilir.

Mevcut değer, amaçlanan paket ve muhafazada doğrulanmalıdır.

8. Bekleme Gücünü Dikkate Alın

Hem PCM hem de BMS devreleri enerji tüketir.

Bu özellikle şu durumlarda önem kazanır:

• Düşük kapasiteli hücreler

• Uzun süre saklanabilen ürünler

• Takip cihazları

• Uzaktan sensörler

• Acil durum ekipmanı

• Gönderim süresi uzun olan ürünler

• Zamanının çoğunu uykuda geçiren cihazlar

Akıllı bir yönetim sistemi düşük güç veya nakliye modu sunabilir ancak davranışının doğrulanması gerekir. Önemli özellikler şunları içerir:

• Normal çalışma akımı

• Uyku akımı

• Kapatma akımı

• Uyandırma yöntemi

• Depolama modu davranışı

• Derin uykudan sonra iyileşme

Depolama sırasında pili tüketen gelişmiş bir devre, daha fazla özellik sağlasa bile daha basit bir PCM'ye göre daha az uygun olabilir.

9. Şarj Cihazını Komple Paketle Eşleştirin

Şarj cihazı, seçilen hücre kimyası ve konfigürasyonu için doğru şarj profilini, voltaj limitini ve akım düzenlemesini sağlamalıdır.

PCM veya BMS genellikle normal şarj regülatörü değil, koruyucu bir katmandır.

Bazı entegre çözümler şarj ve yönetim işlevlerini birleştirir ancak bunun gerçek tasarımdan doğrulanması gerekir. Bir tedarikçi, yalnızca BMS olarak adlandırıldığı için bir kartın şarjı kontrol ettiğini varsaymamalıdır.

Onaylamak:

• Şarj cihazı çıkış voltajı

• Şarj akımı aralığı

• Şarj sonlandırma yöntemi

• Sıcaklık kontrolü

• Ön şarj davranışı

• Şarj eşiği

• İletişim gereksinimleri

• Korumanın kesilmesinden sonraki davranış

• Ana bilgisayar güç yolu ile uyumluluk

10. Arıza ve Kurtarma Davranışını Tanımlayın

Koruma yalnızca akünün bağlantısının kesilmesiyle ilgili değildir. Cihaz ekibinin daha sonra ne olacağını da anlaması gerekir.

Tanımlamak:

• Şarj ve deşarj yollarının ayrı ayrı kontrol edilip edilmediği

• Kurtarma için şarj cihazının gerekli olup olmadığı

• Yükün kaldırılması gerekip gerekmediği

• Kurtarmanın otomatik olup olmadığı

• Kalıcı bir arızanın kilitlenip kilitlenmediği

• Ana bilgisayarın bir hata kodu alıp almadığı

• Saklanan verilerin tutulup tutulmayacağı

• Kullanıcının cihazı yeniden başlatıp başlatamayacağı

• Servis müdahalesinin gerekli olup olmadığı

Beklenmedik kurtarma davranışı, koruma devresi doğru çalıştığında bile saha arızalarına neden olabilir.

Neden Koruma Adı Tek Başına Yeterli Değil?

Yalnızca 'PCM dahil' veya 'BMS dahil' diyen bir teklif eksiktir.

Tedarikçi en azından aşağıdakileri tanımlamalıdır:

• Desteklenen kimya

• Seri sayısı

• Maksimum şarj voltajı

• Aşırı şarj tespiti ve kurtarma voltajı

• Aşırı deşarj tespiti ve kurtarma voltajı

• Aşırı akım eşiğini şarj edin

• Deşarj aşırı akım eşiği

• Kısa devre yanıtı

• Sürekli akım özelliği

• Tepe akımı kapasitesi ve süresi

• Sıcaklık izleme fonksiyonları

• Hücre dengeleme fonksiyonları

• Akım tüketimi

• İletişim arayüzü

• Yakıt göstergesi fonksiyonu

• Konektör ve pin çıkışı

• Kurtarma davranışı

• Fiziksel boyutlar

Akıllı bir BMS gerekliyse dokümantasyonun ayrıca aşağıdakilere de ihtiyacı olabilir:

• İletişim protokolü

• Haritayı kaydet

• Yapılandırma dosyası

• Donanım yazılımı sürümü

• Şarj durumu algoritması

• Kalibrasyon süreci

• Kimlik doğrulama yöntemi

• Veri saklama davranışı

• Güncelleme ve revizyon-kontrol prosedürü

Kartın adı spesifikasyonun yalnızca başlangıcıdır.

Yaygın PCM ve BMS Seçimi Hataları

LiPo Pil Üreticisine Sağlanacak Bilgiler

Eksiksiz bir talep, pil tedarikçisinin genel bir kart yerine cihaza dayalı bir PCM veya BMS önermesine olanak tanır.

Pil Gereksinimleri

• Nominal voltaj

• Maksimum şarj voltajı

• Gerekli kapasite

• Seri ve paralel konfigürasyon

• Tercih edilen hücre kimyası

• Maksimum pil boyutları

• Ağırlık sınırı

• Beklenen çevrim ömrü

• Çalışma ve depolama sıcaklığı

• Şarj süresi hedefi

Yük Gereksinimleri

• Tipik akım

• Maksimum sürekli akım

• Tepe akımı

• Yoğun süre

• Başlangıç ​​akımı

• Motorun durması veya ısıtıcının ani akımı

• Uyku akımı

• Gerekli çalışma zamanı

• Cihaz düşük voltaj eşiği

Koruma Gereksinimleri

• Aşırı şarj koruması

• Aşırı deşarj koruması

• Şarj aşırı akım koruması

• Deşarj aşırı akım koruması

• Kısa devre koruması

• Sıcaklık algılama

• İkincil sigorta veya koruma katmanı

• Hücre dengeleme

• Gerekli hata giderme davranışı

Akıllı Pil Gereksinimleri

• Pil yüzdesi ekranı

• Şarj durumu doğruluğu

• Sağlık durumu tahmini

• Döngü sayısı

• Kalan çalışma süresi hesaplaması

• Arıza günlüğü

• Pil kimlik doğrulaması

• İletişim protokolü

• Ürün yazılımı veya kayıt gereksinimleri

Bağlantı Gereksinimleri

• Konektör üreticisi ve serisi

• Çiftleşme konektörü

• Pin sayısı

• Pin çıkışı

• Polarite

• Tel göstergesi

• Tel uzunluğu

• NTC lideri

• Denge kurşunu

• İletişim kabloları

• Kablo çıkış yönü

ZERNE'nin özel Li-polimer pil çözümleri, hücre seçimini, PCM veya BMS işlevlerini, sıcaklık algılamayı, konektörleri, kabloları ve paket yapısını bir OEM cihazının elektrik ve mekanik gereksinimlerine göre entegre edebilir.

Seçilen Koruma Sistemini Doğrulama

Seçilen PCM veya BMS, önce pil paketi düzeyinde, ardından nihai cihazın içinde değerlendirilmelidir.

İlgili doğrulama şunları içerebilir:

• Şarj uyumluluğu

• Tam şarj voltajı

• Aşırı şarj tespiti

• Aşırı deşarj tespiti

• Sürekli akım çalışması

• Tepe akım tepkisi

• Başlangıç ​​davranışı

• Kısa devre yanıtı

• MOSFET sıcaklık artışı

• Konektör sıcaklık artışı

• Gerilim düşüşü

• Sıcaklık sensörü doğruluğu

• Düşük ve yüksek sıcaklık davranışı

• Seri grup gerilim ölçümü

• Hücre dengeleme

• Şarj durumu doğruluğu

• İletişim kararlılığı

• Uyku ve uyanma davranışı

• Gönderim modu akımı

• Arıza günlüğü

• Korumanın kesilmesinden sonra kurtarma

• Tekrarlanan şarj-deşarj döngüsü

• Uzun süreli depolama

• Cihaz kapatma davranışı

Test, üretim amaçlı hücreleri, ara bağlantıları, kabloyu, konektörleri, muhafaza malzemelerini, ürün yazılımını ve şarj cihazı ayarlarını kullanmalıdır.

Açık tezgah akım testini geçen bir pil, kapalı bir cihazın içinde farklı davranabilir. Termal ortam ve akım yolunun tamamı voltaj düşüşünü, MOSFET sıcaklığını, akım paylaşımını ve kesme davranışını etkileyebilir.

Li-polimer pil kalite kontrol sistemi, hücre tutarlılığı, proses izleme, elektriksel doğrulama ve bitmiş pil kontrolü hakkında daha fazla bilgi sağlar.

Çözüm

PCM ve BMS'nin her ikisi de LiPo pilini koruyabilir, ancak bunlar farklı sistem sorumluluğu düzeyleri için tasarlanmıştır.

PCM genellikle kompakt, düşük karmaşıklıktaki bir devrede temel voltaj, akım ve kısa devre korumasını sağlar. Cihazın öngörülebilir bir yükü olduğu, ayrıntılı pil bilgisi gerektirmediği ve sistemin diğer bölümleri aracılığıyla normal şarj ve kapatma işlemlerini gerçekleştirdiği durumlarda uygun olabilir.

Pilin birden fazla seri grubunu izlemesi, hücreleri dengelemesi, kalan kapasiteyi tahmin etmesi, hataları kaydetmesi, paketin kimliğini doğrulaması veya ana cihazla iletişim kurması gerektiğinde BMS daha anlamlı hale gelir.

Seçim yalnızca paket boyutuna, kapasiteye veya seri sayısına göre yapılmamalıdır. Küçük tek hücreli bir cihaz akıllı yönetim gerektirebilirken, daha büyük bir paket yalnızca iyi tanımlanmış temel korumaya ihtiyaç duyabilir. Benzer şekilde ne PCM ne de BMS etiketi belirli sıcaklık, dengeleme, ölçme veya iletişim işlevlerini garanti etmez.

Nihai koruma spesifikasyonu hücre kimyası, yük profili, şarj cihazı, akım yolu, çalışma sıcaklığı, bekleme hedefi, cihaz yazılımı ve beklenen arıza davranışıyla eşleşmelidir. Numune üretiminden önce bu gerekliliklerin onaylanması, rahatsız edici kapatmaların, hatalı pil raporlamasının, aşırı ısınmanın ve ürünün son aşamada yeniden tasarlanmasının önlenmesine yardımcı olur.

Sıkça Sorulan Sorular

PCM ile BMS arasındaki temel fark nedir?

Bir PCM temel olarak elektriksel arıza koruması sağlarken, BMS korumayı izleme, dengeleme, durum tahmini, teşhis ve iletişim ile birleştirebilir. Tam işlevler ürünler arasında farklılık gösterir, bu nedenle teknik özellikler adından daha güvenilirdir.

Her LiPo pilin bir PCM veya BMS'ye ihtiyacı var mı?

Şarj edilebilir bir lityum polimer pil, sistem düzeyinde uygun bir koruma stratejisi gerektirir. Koruma, ürün mimarisine bağlı olarak pil takımına, cihaza veya başka bir nitelikli devreye entegre edilebilir. Hücre, doğrulanmış aşırı şarj, aşırı deşarj, aşırı akım, kısa devre, şarj ve uygulamaya uygun termal kontroller olmadan kullanılmamalıdır.

PCM, koruma PCB'si ile aynı mıdır?

Terimler sıklıkla birbirinin yerine kullanılır. PCB teknik olarak baskılı devre kartının kendisini ifade ederken, PCM tam koruma devresi modülünü ifade eder. Ancak ticari pil tekliflerinde tedarikçiler benzer düzenekler için PCM, PCB ve koruma levhasını kullanabilir.

PCM hücreleri dengeleyebilir mi?

Bazı çok hücreli koruma modülleri dengeleme içerir, ancak çoğu temel PCM'de yoktur. Dengeleme gerekiyorsa, başlangıç ​​voltajı, akımı, doğruluğu ve çalışma koşulları açıkça belirtilmelidir.

BMS bir LiPo pili şarj edebilir mi?

Mutlaka değil. Bir BMS, şarja izin verilip verilmediğini izleyebilir veya kontrol edebilir, ancak ayrı bir şarj cihazı genellikle gerekli akım ve voltaj profilini düzenler. Bazı entegre devreler şarj ve pil yönetimi işlevlerini birleştirir, dolayısıyla gerçek mimarinin doğrulanması gerekir.

1S LiPo pilin BMS'ye ihtiyacı var mı?

Temel bir 1S paketi yalnızca bir PCM'ye ihtiyaç duyabilir, ancak cihazın doğru şarj durumu raporlaması, akım ölçümü, iletişim, kimlik doğrulama, arıza kaydı veya diğer akıllı işlevlere ihtiyacı varsa BMS uygun olabilir.

2S pilin 2S BMS'ye ihtiyacı var mı?

Seri bağlı iki gerilim grubu için tasarlanmış koruma ve izleme devresine ihtiyaç duyar. Ürün 2S BMS veya 2S PCM olarak adlandırılabilir ancak her iki grubu da izlemeli ve kimya, akım, şarj voltajı ve dengeleme gereksinimlerine uygun olmalıdır.

BMS her zaman PCM'den daha mı güvenlidir?

Hayır. Güvenlik, komple tasarıma, bileşen değerlerine, koruma ayarlarına, hücre kalitesine, şarj cihazına, kablolara, konnektöre, mekanik yapıya ve doğrulamaya bağlıdır. Doğru şekilde belirlenmiş bir PCM, kötü eşleşen bir BMS'den daha uygun olabilir.

NTC tek başına sıcaklık koruması sağlar mı?

Hayır. NTC, sıcaklığa duyarlı bir bileşendir. Şarj cihazı, ana cihaz, PCM veya BMS bunu okumalı ve sıcaklık tanımlanan sınırları aştığında gerekli eylemi gerçekleştirmelidir.

Bir PCM veya BMS'nin mevcut derecelendirmesini nasıl seçmeliyim?

Cihazın maksimum sürekli akımını, tepe akımını, tepe süresini, başlatma veya durma akımını, şarj akımını ve çalışma sıcaklığını kullanın. Ayrıca MOSFET kayıplarını, kart düzenini, kabloyu, konektörü, voltaj düşüşünü, algılama eşiklerini ve termal performansı da kontrol edin.

Hangi seçenek daha az bekleme gücü tüketir?

Temel bir PCM genellikle zengin özelliklere sahip bir BMS'den daha az güç tüketir, ancak gerçek değerler önemli ölçüde farklılık gösterir. Gerçek devre özelliklerini kullanarak çalışma, uyku, kapatma ve nakliye modu akımlarını karşılaştırın.

PCM veya BMS bir OEM cihazı için özelleştirilebilir mi?

Evet. Koruma eşikleri, seri sayısı, akım kapasitesi, sıcaklık sensörleri, dengeleme, iletişim, yakıt ölçümü, konektör, pin çıkışı, kablo uzunluğu, fiziksel boyutlar ve kurtarma davranışı cihaz gereksinimlerine göre tasarlanabilir.