Cách thiết kế bộ pin 18650 bằng BMS

Thiết kế bộ pin 18650 với BMS đòi hỏi nhiều thứ hơn là kết nối nhiều ô với nhau. Gói phải phù hợp với điện áp, công suất, dòng điện, kích thước, phương pháp sạc, nhiệt độ hoạt động và các yêu cầu bảo vệ của thiết bị.

Một thiết kế đáng tin cậy kết hợp các tế bào được khớp chính xác, cấu hình song song nối tiếp chính xác, hệ thống quản lý pin phù hợp, cân bằng tế bào, bảo vệ cơ học và kiểm tra xác nhận có kiểm soát.

Bộ pin 18650 có BMS là gì?

Một bộ pin 18650 được tạo ra bằng cách kết nối các tế bào lithium-ion 18650 hình trụ nối tiếp, song song hoặc kết hợp cả hai.

• Kết nối nối tiếp làm tăng điện áp.

• Kết nối song song tăng công suất và khả năng hiện tại.

• BMS giám sát và bảo vệ bộ pin trong quá trình sạc và xả.

Ví dụ: bộ pin 3S2P chứa ba nhóm nối tiếp, với hai ô được kết nối song song trong mỗi nhóm. Gói này có tổng cộng sáu ô.

Một BMS được thiết kế phù hợp có thể cung cấp:

• Bảo vệ quá tải tế bào

• Bảo vệ xả quá mức tế bào

• Bảo vệ quá dòng

• Bảo vệ ngắn mạch

• Bảo vệ quá nhiệt

• Bảo vệ sạc ở nhiệt độ thấp

• Giám sát điện áp di động

• Cân bằng tế bào

• Chức năng liên lạc hoặc đo nhiên liệu

BMS không phải là bộ sạc hoặc bộ chuyển đổi điện áp. Nó không thể thay thế bộ sạc được thiết kế phù hợp, tế bào phù hợp, hệ thống dây điện chính xác hoặc bảo vệ cơ học đầy đủ.

1. Bắt đầu với Yêu cầu về thiết bị

Thiết kế pin nên bắt đầu từ thiết bị thay vì pin sẵn có.

Trước khi chọn một ô hoặc BMS, hãy xác định:

• Điện áp hoạt động cần thiết

• Điện áp đầu vào tối thiểu và tối đa

• Thời gian hoạt động mong muốn

• Dòng điện liên tục

• Dòng điện cực đại hoặc dòng khởi động

• Dòng sạc

• Không gian lắp đặt sẵn có

• Yêu cầu về đầu nối và cáp

• Nhiệt độ hoạt động

• Vòng đời dự kiến

• Yêu cầu giao tiếp

• Yêu cầu chứng nhận và vận chuyển

Xác định dải điện áp yêu cầu

Thiết bị có thể yêu cầu đầu ra 12 V được điều chỉnh, pin danh định 11,1 V hoặc phạm vi đầu vào rộng hơn. Những yêu cầu này không thể thay thế cho nhau.

Thiết kế phải tính đến:

• Điện áp pin danh nghĩa

• Điện áp sạc tối đa

• Điện áp hoạt động tối thiểu

• Cắt quá áp BMS

• Cắt điện áp thấp BMS

• Sụt áp khi có tải

• Yêu cầu điện áp của bất kỳ bộ chuyển đổi DC-DC nào

Số sê-ri đã chọn sẽ xác định điện áp danh định, điện áp sạc đầy và điện áp cắt của gói; cái Hướng dẫn về điện áp pin 18650 cho thấy các giá trị này thay đổi như thế nào trên các cấu hình gói phổ biến.

Đo dòng điện liên tục và dòng điện cực đại

Một thiết bị có thể tiêu thụ ít dòng điện trong quá trình hoạt động bình thường nhưng yêu cầu xung dòng điện cao khi động cơ, máy phát, máy bơm hoặc mô-đun không dây khởi động.

Thiết kế cần phân biệt giữa:

• Dòng điện hoạt động liên tục

• Dòng khởi động

• Dòng điện đỉnh ngắn hạn

• Dòng sạc

• Dòng điện dự phòng

• Dòng điện trung bình trong toàn bộ chu kỳ làm việc

BMS hỗ trợ dòng điện trung bình nhưng không thể xử lý dòng điện cực đại có thể ngắt kết nối gói trong khi khởi động.

Thiết bị công suất cao cũng có thể yêu cầu pin có mức xả cao thay vì pin 18650 tập trung vào năng lượng tiêu chuẩn.

Kiểm tra không gian có sẵn

Thiết kế vật lý cần xem xét nhiều hơn đường kính và chiều dài của các tế bào. Nó cũng phải bao gồm:

• Khoảng cách ô

• Vật liệu cách nhiệt

• Thanh cái niken hoặc đồng

• Kích thước bảng BMS

• Thành phần bảo vệ

• Điện trở nhiệt

• Cáp và đầu nối

• Tường bao

• điểm gắn kết

• Không gian tản nhiệt

Pin có thể có các thông số kỹ thuật điện chính xác nhưng vẫn không lắp vừa vào bên trong thiết bị sau khi thêm BMS, hệ thống dây điện và lớp cách điện.

2. Chọn và ghép các ô 18650

Các tế bào nên được lựa chọn theo cấu hình tải thực tế và môi trường hoạt động.

Thông số kỹ thuật quan trọng bao gồm:

• Hóa học tế bào

• Điện áp danh định

• Công suất định mức

• Dòng xả liên tục tối đa

• Khả năng phóng xung

• Dòng sạc khuyến nghị

• Phạm vi nhiệt độ hoạt động

• Điều kiện vòng đời

• Điện áp sạc tối đa

• Điều kiện cắt xả

• Kích thước ô

• Kháng nội bộ

Bảng dữ liệu của nhà sản xuất tế bào phải được ưu tiên hơn các thông số kỹ thuật chung trực tuyến. Hai ô 18650 có thể có cùng kích thước vật lý nhưng dung lượng, hiệu suất xả và giới hạn sạc hoàn toàn khác nhau.

Không trộn các ô không khớp

Các ô được sử dụng trong cùng một gói thường phải có cùng:

• nhà sản xuất

• Người mẫu

• Hoá học

• Công suất định mức

• Lô sản xuất, nếu có thể

• Tuổi và lịch sử sử dụng

Việc trộn lẫn các tế bào mới và đã qua sử dụng, các nhãn hiệu khác nhau hoặc các mô hình công suất khác nhau có thể tạo ra sự mất cân bằng điện áp và chia sẻ dòng điện không đồng đều.

Một ô yếu hơn có thể đạt đến ngưỡng quá tải hoặc thiếu điện áp trước các ô khác. BMS sau đó có thể ngắt kết nối toàn bộ gói mặc dù điện áp tổng thể của gói có vẻ chấp nhận được.

Đối với sản xuất OEM, các ô đến phải được kiểm tra:

• Điện áp mạch hở

• Dung tích

• Kháng nội bộ

• Sát thương vật lý

• Điều kiện cách nhiệt

• Tính nhất quán của lô

Không nên sử dụng các tế bào đã được phục hồi hoặc chưa được xác minh trong bộ pin thương mại.

3. Xác định cấu hình nối tiếp và song song

Cấu hình song song nối tiếp thường được viết S và P. là Ký hiệu S/P xác định cách kết hợp điện áp, công suất và dòng điện. Những mối quan hệ này được thể hiện thông qua Cấu hình pin 18650 nối tiếp và song song.

• S đại diện cho số lượng nhóm ô được kết nối nối tiếp.

• P đại diện cho số lượng ô được kết nối song song trong mỗi nhóm.

Các mối quan hệ cơ bản là:

Điện áp danh định của gói ≈ Số sê-ri × Điện áp danh định của ô Dung lượng gói ≈ Số lượng song song × Dung lượng ô Tổng số ô = Số sê-ri × Số lượng song song 

Công suất dòng điện cũng tăng theo số lượng song song, nhưng kết quả thực tế phụ thuộc vào định mức phóng điện của tế bào, định mức BMS, mối hàn, dây dẫn, đầu nối và điều kiện nhiệt.

Cấu hình gói 18650 phổ biến

Điện áp chính xác phụ thuộc vào bảng dữ liệu di động và hệ thống sạc được sử dụng cho gói.

Ví dụ: Thiết kế gói 3S2P

Giả sử ô 18650 được chọn có:

• Điện áp danh định: 3,6 V

• Công suất: 2,5 Ah

• Xả liên tục tối đa: 10 A

Gói 3S2P sẽ cung cấp khoảng:

• Điện áp danh định: 10,8 V

• Công suất: 5 Ah

• Năng lượng: khoảng 54 Wh

• Tổng số ô: 6

• Khả năng dòng điện song song lý thuyết: khoảng 20 A trước khi xem xét BMS, hệ thống dây điện, nhiệt độ và giới hạn an toàn

Nếu điện áp danh định được chỉ định của tế bào là 3,7 V thì gói này thường được mô tả là gói danh định 11,1 V.

BMS trong ví dụ này phải được thiết kế cho cấu hình 3 ô. BMS 4S không phù hợp đơn giản vì nó có định mức điện áp cao hơn.

Hiểu các nhóm chuỗi trong gói song song

Trong gói 3S2P, BMS thường giám sát ba nhóm nối tiếp thay vì sáu điện áp ô hoàn toàn độc lập.

Hai ô trong mỗi nhóm song song có cùng điện áp. BMS giám sát điện áp của từng nhóm dòng và cân bằng các nhóm trong quá trình sạc.

Điều này làm cho việc kết hợp ô và xây dựng nhóm song song trở nên quan trọng. Kết nối kém, tế bào bị hỏng hoặc mối hàn có điện trở cao bên trong một nhóm song song có thể gây ra sự phân bố dòng điện không đều.

4. Tính công suất, năng lượng và thời gian chạy

Công suất thường được biểu thị bằng ampe-giờ, trong khi năng lượng được biểu thị bằng watt-giờ. 

Công thức tính toán năng lượng gần đúng là:

Năng lượng đóng gói tính bằng Wh ≈ Điện áp danh định × Công suất tính bằng Ah 

Đối với ví dụ 3S2P:

10,8 V × 5 Ah = khoảng 54 Wh 

Khi đó, thời gian chạy ước tính có thể được tính như sau:

Thời gian chạy tính bằng giờ ≈ Năng lượng pin có thể sử dụng tính bằng Wh ÷ Công suất thiết bị tính bằng W 

Nếu máy tiêu thụ liên tục 10 W:

54 Wh 10 W = khoảng 5,4 giờ 

Trong thực tế, thời gian chạy có thể sử dụng sẽ thấp hơn vì:

• Tổn hao bộ chuyển đổi DC-DC

• Giới hạn cắt BMS

• Sụt áp khi có tải

• Nhiệt độ tế bào

• Lão hóa

• Tốc độ xả cao

• Dự trữ an toàn

• Thay đổi mức tiêu thụ điện năng của thiết bị

Đối với các thiết bị có tải thay đổi, công suất trung bình trong toàn bộ chu kỳ vận hành sẽ hữu ích hơn chỉ riêng công suất tối đa. Để ước tính đầy đủ hơn, hãy kết hợp điện áp danh định với năng lượng sử dụng được, hiệu suất chuyển đổi, giới hạn cắt, nhiệt độ và đặc tính tải thực tế trong Dung lượng pin 18650 và tính toán thời gian chạy.

các Máy tính gói pin 18650 có thể cung cấp ước tính ban đầu về số lượng chuỗi, số lượng song song, điện áp gói, công suất, năng lượng và thời gian chạy.

5. Chọn đúng BMS

BMS nên được chọn sau khi xác định được cấu hình song song nối tiếp.

Đặc tả BMS phải phù hợp với các tham số sau.

Số sê-ri

BMS phải khớp với số lượng nhóm chuỗi:

• Gói 2S → BMS 2S

• Gói 3S → 3S BMS

• Gói 4S → 4S BMS

• Gói 6S → 6S BMS

Số lượng chuỗi quan trọng hơn tổng số ô. Gói 3S2P vẫn yêu cầu BMS 3S.

Dòng điện liên tục và cực đại

Định mức xả liên tục của BMS phải vượt quá dòng điện liên tục của thiết bị. Xếp hạng cao nhất cũng phải bao gồm dòng khởi động và dòng điện nhất thời.

Thiết kế nên xem xét đường dẫn hiện tại hoàn chỉnh, bao gồm:

• Đánh giá xả tế bào

• Đánh giá BMS MOSFET

• Kết nối niken hoặc đồng

• Cầu chì

• Dây điện

• Đầu nối

• dấu vết PCB

• Nhiệt độ bao vây

BMS có thể có định mức dòng điện danh nghĩa cao nhưng vẫn yêu cầu giảm dòng điện khi lắp đặt trong một khu vực nhỏ, thông gió kém.

Sạc hiện tại

BMS phải hỗ trợ dòng sạc dự kiến. Bộ sạc, tế bào, BMS, đầu nối và hệ thống dây điện đều phải tương thích.

Nên chọn dòng sạc theo thông số kỹ thuật sạc của tế bào và tuổi thọ cần thiết. Sạc nhanh hơn không tự động là sạc tốt hơn nếu nó tạo ra nhiệt quá mức hoặc đẩy nhanh quá trình lão hóa tế bào.

Ngưỡng bảo vệ

Các thông số BMS sau đây cần được xem xét cẩn thận:

• Ngưỡng quá áp của tế bào

• Ngưỡng điện áp thấp của tế bào

• Ngưỡng quá dòng

• Phản ứng ngắn mạch

• Ngưỡng quá nhiệt

• Giới hạn sạc ở nhiệt độ thấp

• Điều kiện phục hồi

• Thời gian trễ bảo vệ

• Cân bằng điện áp khởi động

• Cân bằng dòng điện

Các giá trị này phải tương thích với biểu dữ liệu ô và thông số BMS. Một tập hợp ngưỡng bảo vệ chung không phù hợp với mọi ô 18650.

Giám sát tế bào, kiểm soát sạc và xả và xử lý lỗi là cốt lõi của cấu trúc hệ thống quản lý pin.

Chức năng liên lạc và đo nhiên liệu

Một số ứng dụng chỉ cần bảo vệ cơ bản. Những người khác yêu cầu:

• Ước tính trạng thái phí

• Theo dõi tình trạng sức khỏe

• Xác thực pin

• Giao tiếp SMBus, I⊃2;C, CAN hoặc UART

• Tính toán thời gian chạy còn lại

• Ghi nhật ký lỗi

• Giao tiếp thiết bị chủ

Thiết bị y tế, thiết bị công nghiệp và sản phẩm di động thông minh có thể yêu cầu BMS thông minh thay vì bảng bảo vệ cơ bản.

6. Cách BMS bảo vệ bộ pin 18650

BMS thường giám sát các nhóm sê-ri riêng lẻ và ngắt kết nối pin khi phát hiện tình trạng không an toàn.

Việc đọc điện áp ở cấp độ gói không phải lúc nào cũng có thể tiết lộ tình trạng của từng nhóm chuỗi. Một nhóm yếu có thể đạt đến giới hạn bảo vệ trong khi tổng điện áp của gói vẫn bình thường.

Vì lý do đó, các gói nhiều ô cần logic bảo vệ và cảm biến nhóm ô đáng tin cậy thay vì giám sát tổng điện áp đơn giản.

7. Tại sao cân bằng tế bào lại quan trọng

Các tế bào trong một gói nối tiếp không hoàn toàn giống nhau trong suốt thời gian sử dụng của chúng.

Mất cân bằng điện áp có thể phát triển do:

• Sự khác biệt nhỏ trong sản xuất

• Điện trở trong không bằng nhau

• Các trạng thái bắt đầu khác nhau của điện tích

• Nhiệt độ không đồng đều

• Lão hóa

• Sự khác biệt tự xả

• Điện trở hàn hoặc đầu nối không nhất quán

• Hoạt động dòng điện cao lặp đi lặp lại

Nhóm chuỗi yếu nhất có thể giới hạn dung lượng sử dụng của toàn bộ gói. Nó có thể đạt đến giới hạn điện áp trên trong quá trình sạc hoặc giới hạn điện áp dưới trong quá trình phóng điện trước các nhóm khác. Bởi vì sự khác biệt về công suất, điện trở trong và điện áp ảnh hưởng đến cả việc chia sẻ dòng điện và thời gian bảo vệ, việc khớp tế bào trong bộ pin 18650 phải được coi là một phần của quá trình thiết kế.

Cân bằng tế bào thụ động

Cân bằng thụ động là cách tiếp cận đơn giản hơn. Nó làm giảm điện áp của nhóm tế bào có điện áp cao hơn bằng cách chuyển một lượng nhỏ năng lượng dư thừa thành nhiệt.

Ưu điểm chính của nó là:

• Thiết kế mạch đơn giản

• Chi phí thấp hơn

• Tích hợp dễ dàng

• Tính sẵn có rộng rãi

• Phù hợp với nhiều bộ pin nhỏ gọn

Hạn chế là năng lượng dư thừa bị mất dưới dạng nhiệt. Cân bằng thụ động cũng có thể mất một thời gian tương đối dài khi sự mất cân bằng là đáng kể.

Cân bằng tế bào hoạt động

Cân bằng chủ động chuyển năng lượng từ nhóm có điện áp cao hơn sang nhóm có điện áp thấp hơn thay vì tiêu tán toàn bộ năng lượng dư thừa dưới dạng nhiệt.

Cách tiếp cận này có thể cung cấp:

• Giảm tổn thất cân bằng

• Hiệu quả tốt hơn trong các gói lớn hơn

• Sử dụng hiệu quả hơn năng lực sẵn có

• Phù hợp hơn với các điều kiện đạp xe đòi hỏi khắt khe

Sự đánh đổi bao gồm:

• Chi phí cao hơn

• Mạch điều khiển phức tạp hơn

• Công việc thiết kế và xác nhận bổ sung

• Cân nhắc nhiều hơn về không gian và nhiệt

Cân bằng thụ động thường phù hợp với các gói nhỏ gọn, nhạy cảm về chi phí với các ô được kết hợp tốt. Cân bằng chủ động trở nên hấp dẫn hơn khi gói lớn, thường xuyên phải đạp xe, bị hạn chế về không gian hoặc được yêu cầu duy trì tính nhất quán điện áp chặt chẽ trong thời gian dài.

Cân bằng có sửa chữa được một tế bào xấu không?

Không. Cân bằng có thể khắc phục những khác biệt hạn chế giữa các tế bào khỏe mạnh, nhưng nó không thể sửa chữa một tế bào bị hư hỏng, già đi hoặc tự xả bất thường.

Nếu một nhóm chuỗi liên tục trôi ra khỏi các nhóm khác, hãy kiểm tra:

• Dung lượng tế bào

• Kháng nội bộ

• Rò rỉ hoặc tự xả

• Chất lượng mối hàn

• Dây cảm biến BMS

• Chênh lệch nhiệt độ

• Điện trở đầu nối

Sự mất cân bằng lặp đi lặp lại thường là dấu hiệu cho thấy thiết kế ô, kết nối hoặc gói cần được chú ý. Chỉ tăng dòng cân bằng thôi có thể không giải quyết được vấn đề.

8. Thiết kế gói cơ và điện

Hiệu suất điện chỉ là một phần của bộ pin 18650 đáng tin cậy.

Sử dụng quy trình kết nối có kiểm soát

Bộ pin thương mại thường sử dụng phương pháp hàn điểm có kiểm soát hoặc phương pháp kết nối đủ tiêu chuẩn khác. Hàn trực tiếp vào tế bào lithium-ion hình trụ có thể truyền nhiệt quá mức vào tế bào và tạo ra rủi ro về độ tin cậy lâu dài.

Thiết kế kết nối cần kiểm soát:

• Độ bền mối hàn

• Điện trở đường dẫn hiện tại

• sinh nhiệt

• Chống rung

• Kích thước tab và thanh cái

• Hành vi liên kết cầu chì

• Độ lặp lại sản xuất

Bảo vệ thiết bị đầu cuối di động

Đầu cực dương của tế bào 18650 phải được bảo vệ bằng các bộ phận cách điện phù hợp, chẳng hạn như vòng cách điện và lớp bảo vệ bằng giấy cá.

Gói này cũng có thể yêu cầu:

• Máy tách tế bào

• Tấm cách nhiệt

• Rào cản đầu cuối

• Vật liệu chống mài mòn

• Vật liệu chống cháy

• Bảo vệ chống lại sự di chuyển của tế bào

• Giải phóng mặt bằng xung quanh bảng BMS

Một tế bào lỏng lẻo hoặc lớp cách điện bị hư hỏng có thể tạo ra đoản mạch bên trong.

Thiết kế đường dẫn nhiệt

Thiết kế tản nhiệt nên xem xét cả tế bào và BMS.

Thiết kế có thể bao gồm:

• Nhiệt điện gắn vào vị trí tế bào đại diện

• Theo dõi nhiệt độ gần khu vực nóng nhất

• Đường dẫn nhiệt ra khỏi MOSFET

• Thông gió hoặc truyền nhiệt bao vây

• Khoảng cách giữa các bộ phận sinh nhiệt

• Bảo vệ chống lại các nguồn nhiệt bên ngoài

Vị trí nhiệt điện trở phải phản ánh rủi ro nhiệt thực tế. Đặt cảm biến xa các tế bào có thể tạo ra kết quả đo nhiệt độ không chính xác.

Chọn dây và đầu nối cẩn thận

Lựa chọn cáp và đầu nối nên xem xét:

• Dòng điện liên tục

• Dòng điện cực đại

• Chiều dài cáp

• Giảm điện áp

• Nhiệt độ

• Chuyển động cơ học

• Chu kỳ giao phối

• Yêu cầu khóa

• Bảo vệ phân cực

Đầu nối được định mức cho dòng điện trung bình vẫn có thể bị hỏng khi các xung khởi động lặp lại hoặc nhiệt độ tăng cao.

9. Kiểm tra và xác nhận bộ pin

Một gói sẵn sàng sản xuất phải được xác nhận về mặt điện, cơ học, nhiệt và chức năng.

Kiểm tra cấp độ tế bào

Trước khi lắp ráp, Kiểm tra dung lượng và tình trạng pin 18650 cung cấp dữ liệu về dung lượng, điện trở trong và điện áp cần thiết để so sánh tế bào.

• Nhận dạng tế bào

• Điện áp mạch hở

• Dung tích

• Kháng nội bộ

• Tình trạng thể chất

• cách nhiệt

• So khớp giữa các ô

Kiểm tra cấp gói

Sau khi lắp ráp, kiểm tra:

• Tổng điện áp gói

• Điện áp của mỗi nhóm loạt

• Trình tự dây BMS chính xác

• Hành vi sạc

• Hành vi xả thải

• Bảo vệ quá tải

• Bảo vệ quá xả

• Bảo vệ quá dòng

• Phản ứng ngắn mạch trong thiết lập phòng thí nghiệm được kiểm soát

• Bảo vệ nhiệt độ

• Hành vi cân bằng

• cực kết nối

• Chức năng giao tiếp, nếu có

Kiểm tra ứng dụng

Gói này cũng phải được kiểm tra bên trong thiết bị cuối cùng.

Các xét nghiệm liên quan có thể bao gồm:

• Kiểm tra khởi động và tải cao điểm

• Thời gian chạy liên tục

• Thời gian sạc

• Hoạt động ở nhiệt độ thấp và cao

• Nhiệt độ bao vây

• Thử nghiệm độ rung và thả

• Kiểm tra chu kỳ

• Kiểm tra dòng điện dự phòng

• Lưu trữ lâu dài

• Vận chuyển và kiểm tra chứng nhận

Việc thử nghiệm nên tiến hành thông qua các giai đoạn lấy mẫu, thử nghiệm và sản xuất. Pin hoạt động tốt trong phòng thí nghiệm mở có thể hoạt động khác biệt bên trong một vỏ bọc nhỏ gọn.

10. Những lỗi thiết kế bộ pin 18650 thường gặp

Chọn BMS trước khi xác định gói

BMS phải tuân theo số lượng sê-ri, dòng điện, phương pháp sạc, yêu cầu về nhiệt độ và nhu cầu liên lạc. Việc chọn một BMS chung trước tiên thường tạo ra các vấn đề về tích hợp.

Chỉ dựa vào tổng điện áp của gói

Tổng điện áp không cho biết liệu một nhóm chuỗi có yếu hơn đáng kể so với các nhóm khác hay không. Giám sát nhóm cá nhân là điều cần thiết cho các gói đa tế bào.

Sử dụng các ô khác nhau trong một gói

Công suất, điện trở trong hoặc mức độ lão hóa khác nhau có thể gây ra hiện tượng chia sẻ dòng điện không đồng đều và ngắt bảo vệ sớm.

Coi BMS như một bộ sạc

BMS có thể bảo vệ và giám sát gói hàng nhưng nó không thay thế bộ sạc bằng hồ sơ sạc phù hợp với hóa học và loạt . Bộ sạc vẫn phải cung cấp điện áp, dòng điện, điều khiển CC/CV và hoạt động chấm dứt được chỉ định cho gói đã chọn.

Bỏ qua dòng điện cực đại

Một thiết bị có thể hoạt động trong quá trình hoạt động bình thường nhưng sẽ tắt khi động cơ, máy phát, máy bơm hoặc bộ xử lý tạo ra dòng điện ngắn mạch.

Không để lại biên độ nhiệt

Xếp hạng tế bào và BMS có thể bị giảm do nhiệt độ môi trường cao, thông gió kém và vỏ bọc nhỏ gọn.

Bỏ qua xác thực số dư

BMS có thể bao gồm chức năng cân bằng, nhưng điều đó không tự động chứng minh rằng dòng điện cân bằng, điện áp kích hoạt, thời gian và hành vi nhiệt độ phù hợp với ứng dụng.

11. Thông tin cung cấp cho nhà sản xuất pin OEM

Nhà sản xuất pin có thể phát triển giải pháp chính xác hơn khi hoàn thành các yêu cầu ban đầu.

Một gói thông số kỹ thuật hữu ích nên bao gồm:

Khi những yêu cầu này được xác định, ZERNE có thể phát triển giải pháp gói pin 18650 tùy chỉnh xoay quanh điện áp, công suất, kích thước, đầu nối, BMS và điều kiện sản xuất cần thiết. Đối với các dự án cần gói hoàn chỉnh thay vì các ô rời, ZERNE's Các tùy chọn Bộ pin 18650 có thể được cấu hình xung quanh các thông số kỹ thuật điện và cơ khí cần thiết.

Câu hỏi thường gặp

Cần bao nhiêu tế bào 18650 để tạo thành một bộ pin?

Tổng số ô được tính như sau:

Tổng số ô = Số lượng chuỗi × Số lượng song song 

Ví dụ: gói 3S2P yêu cầu sáu ô.

Tôi cần BMS nào cho bộ pin 3S2P 18650?

Gói 3S2P thường yêu cầu BMS được thiết kế cho ba nhóm chuỗi. Số lượng song song ảnh hưởng đến công suất và khả năng hiện tại, trong khi xếp hạng chuỗi BMS phải phù hợp với số lượng nhóm chuỗi.

Xếp hạng hiện tại của BMS cũng phải phù hợp với yêu cầu tải liên tục và tải cao điểm của gói.

Có phải mỗi bộ pin 18650 đều cần BMS không?

Hầu hết các gói lithium-ion đa cell có thể sạc lại đều yêu cầu hệ thống giám sát và bảo vệ phù hợp. Kiến trúc chính xác có thể là BMS, PCM hoặc hệ thống pin thông minh tiên tiến hơn tùy thuộc vào ứng dụng.

Thiết bị thương mại nên sử dụng thiết kế bảo vệ dựa trên hồ sơ rủi ro thực tế của nó thay vì bảng mạch chung chỉ được chọn theo điện áp.

BMS có tự động cân bằng tất cả các ô không?

Chỉ BMS có chức năng cân bằng mới có thể cân bằng các nhóm chuỗi. Ngay cả khi đó, sự cân bằng thường được thiết kế để điều chỉnh những khác biệt hạn chế giữa các nhóm khỏe mạnh.

Nó không thể sửa chữa một tế bào bị hư hỏng hoặc già đi nghiêm trọng.

Có thể sử dụng các ô 18650 khác nhau trong cùng một bộ pin không?

Nó thường không được khuyến khích. Các tế bào trong cùng một gói phải phù hợp về kiểu dáng, thành phần hóa học, công suất, tuổi và tình trạng điện.

Việc sử dụng các tế bào không khớp có thể gây ra tình trạng sạc không đồng đều, giảm công suất, quá nhiệt và ngắt bảo vệ sớm.

Gói 3S2P có mạnh hơn gói 3S1P không?

Gói 3S2P có cùng điện áp danh định như gói 3S1P, nhưng công suất xấp xỉ gấp đôi và khả năng dòng điện lớn hơn khi các ô được khớp chính xác.

Nó cũng chứa số lượng tế bào gấp đôi và cần nhiều không gian vật lý hơn.

Cân bằng thụ động hay chủ động tốt hơn?

Không có tùy chọn nào phù hợp cho mọi ứng dụng.

Cân bằng thụ động thường thích hợp cho các gói nhỏ gọn, nhạy cảm về chi phí với các ô được kết hợp tốt. Cân bằng chủ động có thể có giá trị khi hiệu suất, mức sử dụng công suất, kích thước gói hoặc hiệu suất mất cân bằng dài hạn đặc biệt quan trọng.

BMS có thể tăng điện áp pin không?

Không. BMS giám sát và bảo vệ pin. Nó không hoạt động như một bộ chuyển đổi tăng tốc.

Nếu thiết bị yêu cầu điện áp đầu ra được điều chỉnh, có thể cần có bộ chuyển đổi DC-DC riêng.

Gói 18650 nên được kiểm tra như thế nào trước khi sản xuất hàng loạt?

Trước tiên, gói phải được kiểm tra ở cấp độ tế bào và nguyên mẫu, sau đó là kiểm tra việc sạc, xả, bảo vệ, cân bằng, nhiệt, cơ học và ứng dụng.

Kế hoạch kiểm tra cuối cùng phải phản ánh bảng dữ liệu ô, thông số kỹ thuật BMS, yêu cầu của thiết bị và các tiêu chuẩn tuân thủ hiện hành.

Phần kết luận

Bộ pin 18650 đáng tin cậy có BMS bắt đầu từ các yêu cầu của thiết bị. Sau đó, thiết kế sẽ chuyển sang lựa chọn ô, cấu hình song song nối tiếp, tính toán công suất và dòng điện, lựa chọn BMS, thiết kế bảo vệ, cân bằng, tích hợp cơ học và kiểm tra xác nhận.

Các nguyên tắc chính là:

• Ghép điện áp gói với phạm vi hoạt động hoàn chỉnh của thiết bị.

• Sử dụng các tế bào có thông số kỹ thuật và tình trạng điện tương thích.

• Chọn BMS theo yêu cầu về số lượng, dòng điện, sạc, nhiệt độ và liên lạc của chuỗi.

• Giám sát các nhóm nối tiếp riêng lẻ thay vì chỉ dựa vào tổng điện áp của gói.

• Xác nhận cân bằng và bảo vệ trong điều kiện vận hành thực tế.

• Coi kết cấu cơ khí, đầu nối, cách điện và thiết kế nhiệt là một phần của sự an toàn của pin.

Đối với các nhà phát triển thiết bị cần gói phù hợp với điện áp, công suất, kích thước, đầu nối, BMS và yêu cầu sản xuất cụ thể, thiết kế pin tùy chỉnh có thể giảm rủi ro tích hợp từ nguyên mẫu cho đến sản xuất hàng loạt.