Thiết kế bộ pin Lithium-Ion: Điện áp, Công suất, BMS và Thời gian chạy

Một bộ pin lithium-ion không chỉ được xác định bởi dung lượng. Một gói phù hợp phải cung cấp điện áp cần thiết, cung cấp đủ năng lượng sử dụng được, hỗ trợ nhu cầu hiện tại của thiết bị, vừa với không gian sẵn có và có các chức năng bảo vệ phù hợp.

Đối với một dự án OEM, việc thiết kế bộ pin cũng liên quan đến các quyết định về:

• Lựa chọn ô

• Cấu hình nối tiếp và song song

• Điện áp danh định

• Dung tích

• Dòng điện cực đại và liên tục

• BMS hoặc PCM

• Phương pháp sạc

• Đầu nối và cáp

• Tích hợp cơ khí

• Nhiệt độ hoạt động

• Thời gian chạy dự kiến

• Yêu cầu thử nghiệm và sản xuất

Một bộ pin có thể có dung lượng đúng nhưng điện áp sai. Nó có thể cung cấp đủ năng lượng nhưng bị hỏng khi có nhu cầu dòng điện cao điểm. Nó có thể vừa với vỏ bọc nhưng thiếu chức năng bảo vệ hoặc liên lạc mà thiết bị chủ yêu cầu.

Hướng dẫn này giải thích các nguyên tắc chính của thiết kế bộ pin lithium-ion và chỉ ra cách các nhóm OEM có thể kết nối các yêu cầu về điện, cơ khí và hệ thống trước khi chuyển sang phát triển chi tiết.

Để biết các giải pháp gói pin thương mại, hãy xem ZERNE's gói pin lithium . Trang sản phẩm dành cho các câu hỏi về sản phẩm và giải pháp, trong khi bài viết này tập trung vào các quyết định kỹ thuật đằng sau việc thiết kế bộ pin.

Trả lời nhanh: Cần cân nhắc điều gì trong thiết kế bộ pin Lithium-Ion?

Bộ pin lithium-ion phải được thiết kế phù hợp với các yếu tố sau:

1. Điện áp hoạt động cần thiết

2. Công suất mục tiêu và năng lượng sử dụng

3. Dòng điện liên tục và cực đại

4. Cấu hình ô nối tiếp và song song

5. Chức năng bảo vệ BMS hoặc PCM

6. Điện áp sạc và dòng sạc

7. Ngăn chứa pin có sẵn

8. Yêu cầu về đầu nối và cáp

9. Nhiệt độ vận hành và bảo quản

10. Thời gian chạy bắt buộc

11. Nhu cầu kiểm tra và tuân thủ

12. Khối lượng sản xuất dự kiến

Thiết kế phù hợp là thiết kế đáp ứng được các yêu cầu về cơ và điện của thiết bị chủ trong khi vẫn duy trì quá trình sản xuất an toàn và có thể lặp lại.

1. Bắt đầu với các yêu cầu về thiết bị máy chủ

Thiết kế bộ pin nên bắt đầu từ thiết bị chứ không phải mẫu pin.

Trước khi chọn ô, nhóm OEM phải xác định:

• Điện áp hoạt động của thiết bị

• Điện áp đầu vào tối đa

• Điện áp hoạt động tối thiểu

• Nhu cầu điện liên tục

• Nhu cầu năng lượng khởi động hoặc cao điểm

• Thời gian hoạt động dự kiến

• Phương pháp sạc

• Dung lượng pin có sẵn

• Vị trí đầu nối và cáp

• Nhiệt độ hoạt động

• Vòng đời sản phẩm

• Khối lượng sản xuất dự kiến

Pin nên được đánh giá như một phần của hệ thống điện hoàn chỉnh. Bộ sạc, mạch quản lý nguồn, động cơ, bộ điều khiển, màn hình, mô-đun giao tiếp và các tải khác đều có thể ảnh hưởng đến thông số kỹ thuật của pin.

Ví dụ: một thiết bị có thể chỉ tiêu thụ dòng điện trung bình nhỏ nhưng yêu cầu xung dòng điện cao khi động cơ khởi động hoặc mô-đun không dây truyền tín hiệu. Nếu chỉ xem xét công suất trung bình thì pin có thể có vẻ phù hợp nhưng lại bị hỏng trong quá trình hoạt động thực tế.

Đối với các yêu cầu OEM như kích thước, công suất, điện áp, BMS và đầu nối, ZERNE's giải pháp pin tùy chỉnh cung cấp điểm tiếp cận thương mại phù hợp.

2. Chọn điện áp pin cần thiết

Điện áp xác định xem pin có thể hoạt động được với hệ thống điện của thiết bị hay không.

Đối với nhiều pin lithium-ion và lithium-polymer tiêu chuẩn, điện áp danh định phổ biến là khoảng 3,6 V hoặc 3,7 V, trong khi điện áp sạc đầy thường là khoảng 4,2 V. Các giá trị chính xác phụ thuộc vào thành phần hóa học và thông số kỹ thuật của pin.

Khi các tế bào được mắc nối tiếp, điện áp sẽ tăng lên.

Các giá trị này là điểm tham chiếu chung cho cấu hình Li-ion hoặc LiPo tiêu chuẩn. Thiết kế pin thực tế phải tuân theo bảng dữ liệu ô đã chọn và các yêu cầu của hệ thống sạc.

Dải điện áp đầu vào của thiết bị cần được kiểm tra cẩn thận. Pin có nhãn 7,4 V không duy trì chính xác ở mức 7,4 V trong suốt quá trình hoạt động. Điện áp của nó thay đổi trong quá trình sạc và xả.

Điện áp danh định và điện áp hoạt động

Các kỹ sư OEM nên phân biệt giữa:

• Điện áp danh định

• Điện áp sạc đầy

• Điện áp hoạt động điển hình

• Điện áp cắt

• Điện áp đầu vào tối thiểu của thiết bị

• Điện áp đầu vào tối đa của thiết bị

Một thiết bị chỉ chấp nhận dải điện áp hẹp có thể yêu cầu bộ chuyển đổi DC-DC, bộ điều chỉnh điện áp hoặc chiến lược quản lý pin cụ thể.

Ví dụ thực tế: Chọn pin cho thiết bị 7,4 V

Nếu thiết bị OEM yêu cầu điện áp pin danh nghĩa khoảng 7,4 V thì giải pháp điển hình có thể sử dụng hai ô 3,7 V nối tiếp, được gọi là cấu hình 2S.

Tuy nhiên, nhóm thiết kế vẫn phải kiểm tra:

• Thiết bị có chấp nhận điện áp sạc đầy hay không

• Bộ sạc có hỗ trợ gói 2S không

• Có cần cân bằng tế bào hay không

• BMS có hỗ trợ hai ô nối tiếp hay không

• Liệu thiết bị có thể hoạt động ở mức điện áp gói tối thiểu hay không

Để so sánh tập trung hơn về cấu hình nối tiếp và song song, hãy xem Bộ pin nối tiếp và song song.

3. Xác định công suất cần thiết

Công suất mô tả lượng điện mà pin có thể lưu trữ và thường được biểu thị bằng milliamp-giờ hoặc amp-giờ.

Tuy nhiên, chỉ riêng công suất không thể mô tả đầy đủ năng lượng sẵn có. Năng lượng phụ thuộc vào cả điện áp và công suất.

Mối quan hệ cơ bản là:

Năng lượng tính bằng watt-giờ = Điện áp tính bằng vôn × Công suất tính bằng amp-giờ

Ví dụ:

• 3,7 V × 1 Ah = 3,7 Wh

• 7,4 V × 2 Ah = 14,8 Wh

• 14,8 V × 3 Ah = 44,4 Wh

Khi so sánh các cấu hình pin khác nhau, watt-giờ thường hữu ích hơn milliamp-giờ vì điện áp có thể khác nhau.

Ví dụ với các tế bào 3,7 V, 1000 mAh

Giả sử mỗi ô có:

• Điện áp danh định: 3,7 V

• Dung lượng: 1000 mAh hoặc 1 Ah

Cấu hình khác nhau tạo ra kết quả khác nhau:

Kết nối nối tiếp làm tăng điện áp. Kết nối song song tăng dung lượng. Một cấu hình song song nối tiếp có thể tăng cả hai.

Việc tính toán chi tiết số lượng ô, kết nối nối tiếp và kết nối song song phải được xử lý theo Cách tính dung lượng bộ pin Lithium-Ion.

4. Kết hợp dòng điện liên tục và dòng điện cực đại

Bộ pin phải cung cấp đủ dòng điện cho cả hoạt động bình thường và nhu cầu cao điểm tạm thời.

Người mua OEM nên xác định:

• Dòng điện hoạt động trung bình

• Dòng điện liên tục

• Dòng điện cực đại

• Thời gian cao điểm

• Dòng khởi động

• Chu kỳ nhiệm vụ

• Điện áp pin tối thiểu trong thời gian tải cao điểm

Pin, BMS, dây điện, điểm hàn và đầu nối đều phải hỗ trợ dòng điện yêu cầu. Một gói có thể chứa đủ năng lượng dự trữ nhưng vẫn bị lỗi nếu đường phóng điện của nó không thể hỗ trợ nhu cầu hiện tại của thiết bị.

Dòng điện liên tục

Dòng điện liên tục là dòng điện mà pin phải cung cấp trong quá trình hoạt động bình thường. Nó ảnh hưởng đến việc lựa chọn tế bào, kích thước dây dẫn, xếp hạng BMS và thiết kế nhiệt.

Dòng điện cực đại

Dòng điện cực đại có thể xảy ra trong thời gian:

• Khởi động động cơ

• Truyền dẫn không dây

• sưởi ấm

• Vận hành máy bơm

• Kích hoạt ánh sáng

• Hoạt động của bộ xử lý nhanh

• Sản lượng điện cao tạm thời

Thời gian của đỉnh cao là quan trọng. Pin hỗ trợ xung ngắn có thể không hỗ trợ cùng một dòng điện liên tục.

Mối quan hệ hiện tại và quyền lực

Khi biết nguồn điện của thiết bị, dòng điện có thể được ước tính bằng cách sử dụng:

Dòng điện = Công suất -> Điện áp

Ví dụ: tải 20 W được cung cấp bởi pin 7,4 V sẽ cần khoảng:

20 W 7,4 V ≈ 2,7 A

Thiết kế thực tế cũng nên xem xét tổn thất chuyển đổi, sự thay đổi điện áp, nhu cầu cao nhất và nhiệt độ.

5. Chọn cấu hình nối tiếp và song song

Cấu hình song song nối tiếp xác định cấu trúc điện của bộ pin.

Kết nối loạt

Các ô được kết nối nối tiếp sẽ tăng điện áp trong khi công suất amp-giờ vẫn xấp xỉ bằng công suất của một ô.

Gói 2S1P được làm từ pin 3,7 V, 1000 mAh cung cấp khoảng:

• Điện áp danh định 7,4 V

• Dung lượng 1000mAh

Kết nối song song

Các ô được kết nối song song sẽ tăng công suất và khả năng dòng điện trong khi điện áp vẫn xấp xỉ bằng điện áp của một ô.

Gói 1S2P được tạo từ cùng các ô cung cấp khoảng:

• Điện áp danh định 3,7 V

• Dung lượng 2000mAh

Kết nối song song nối tiếp

Gói 2S2P cung cấp khoảng:

• Điện áp danh định 7,4 V

• Dung lượng 2000mAh

Thiết kế cũng phải xem xét:

• Khớp ô

• Cân bằng

• Sự bảo vệ

• Phương pháp hàn hoặc kết nối

• Kích thước gói

• sinh nhiệt

• Kiến trúc BMS

Nguyên tắc rất đơn giản, nhưng thiết kế cuối cùng cần được kiểm tra dựa trên thiết bị và quy trình sản xuất thực tế. bài viết Bộ pin nối tiếp và song song cung cấp sự so sánh hẹp hơn.

6. Chọn đúng định dạng ô và cấp hiệu suất

Các đặc tính vật lý và điện của tế bào ảnh hưởng đến thiết kế gói hoàn chỉnh.

Các thông số ô quan trọng bao gồm:

• Định dạng ô

• Kích thước

• Công suất danh nghĩa

• Tốc độ xả

• Kháng nội bộ

• Hiệu suất chu kỳ

• Nhiệt độ hoạt động

• Điều kiện sạc

• Cân nặng

• sẵn có

• Tính nhất quán trong sản xuất

Tế bào túi có thể hỗ trợ các thiết kế mỏng hoặc hình dạng. Các tế bào hình trụ có thể cung cấp kích thước tiêu chuẩn và tính nhất quán cơ học. Định dạng tốt nhất phụ thuộc vào thiết bị chủ và hiệu suất được yêu cầu.

Việc lựa chọn ô không nên chỉ dựa vào dung lượng. Một tế bào có công suất cao hơn có thể không phù hợp nếu nó không thể cung cấp dòng điện cần thiết hoặc không vừa với không gian có sẵn.

Để so sánh cụ thể các định dạng ô hình trụ, hãy xem Pin 26650 so với 18650: Kích thước, điện áp và dung lượng.

So khớp ô

Đối với gói nhiều ô, các ô phải được khớp theo các thông số liên quan như:

• Dung tích

• Điện áp

• Kháng nội bộ

• Lô sản xuất

• tình trạng lão hóa

Sự không nhất quán của tế bào có thể ảnh hưởng đến sự cân bằng, công suất sử dụng, nhiệt độ và tuổi thọ. Một cuộc thảo luận chi tiết về vấn đề này có sẵn trong Tại sao bộ pin Lithium-Ion trở nên không nhất quán và phải làm gì.

7. Quyết định xem gói cần PCM hay BMS

Thiết bị điện tử bảo vệ là một phần thiết yếu của hầu hết các bộ pin lithium có thể sạc lại.

PCM

Mô-đun mạch bảo vệ có thể phù hợp với cấu hình pin đơn giản hơn. Nó có thể cung cấp các chức năng cơ bản như:

• Bảo vệ quá tải

• Bảo vệ quá xả

• Bảo vệ quá dòng

• Bảo vệ ngắn mạch

BMS

Có thể cần phải có hệ thống quản lý pin tiên tiến hơn khi gói bao gồm nhiều ô hoặc cần các chức năng liên lạc và điều khiển bổ sung.

BMS có thể hỗ trợ:

• Giám sát điện áp di động

• Cân bằng tế bào

• Giám sát hiện tại

• Giám sát nhiệt độ

• Ước tính trạng thái phí

• Phát hiện lỗi

• Giao tiếp với thiết bị chủ

• Kiểm soát sạc và xả

• Ghi lại sự kiện hoặc lỗi

Khi nào BMS phù hợp hơn?

BMS thường phù hợp hơn khi:

• Pin chứa nhiều ô nối tiếp

• Cần cân bằng tế bào

• Thiết bị cần thông tin trạng thái pin

• Pin hoạt động dưới dòng điện cao

• Ứng dụng yêu cầu giám sát lỗi chi tiết

• Thiết bị chủ giao tiếp với pin

• Dự án yêu cầu chức năng pin thông minh

Thiết kế phải xác định các yêu cầu BMS trước khi nguyên mẫu được sản xuất. Việc thay đổi từ bảng bảo vệ cơ bản sang BMS thông minh sau này có thể ảnh hưởng đến kích thước pin, đầu nối, chương trình cơ sở, kiểm tra và chi phí.

Để biết thêm thông tin cơ bản về cách quản lý pin ảnh hưởng đến trạng thái sạc và hoạt động của pin, hãy xem Tại sao 1% cuối cùng của pin Lithium-Ion lại hoạt động tốt hơn bạn nghĩ.

8. Ước tính thời gian chạy pin

Thời gian chạy phụ thuộc vào năng lượng sử dụng được của pin và nhu cầu năng lượng thực tế của thiết bị.

Một ước tính cơ bản là:

Thời gian chạy ước tính = Năng lượng pin × hiệu suất sử dụng ÷ nguồn điện của thiết bị

Đối với pin được xác định theo điện áp và dung lượng:

Năng lượng pin = Điện áp danh định × Công suất tính bằng amp-giờ

Ví dụ về thời gian chạy

Cho rằng:

• Bộ pin: 7,4 V, 2000 mAh

• Năng lượng danh định: 7,4 V × 2 Ah = 14,8 Wh

• Hiệu suất hệ thống có thể sử dụng ước tính: 85%

• Công suất thiết bị: 5 W

Năng lượng sử dụng:

14,8 Wh × 0,85 = 12,58 Wh

Thời gian chạy ước tính:

12,58 Wh 5 W ≈ 2,5 giờ

Đây là ước tính kỹ thuật, không phải là thời gian hoạt động được đảm bảo.

Thời gian chạy thực tế có thể bị ảnh hưởng bởi:

• Tải thiết bị thay đổi

• Hiệu suất chuyển đổi điện áp

• Cài đặt cắt pin

• Nhiệt độ

• Tuổi pin

• Tốc độ xả

• Kháng tế bào

• Giới hạn bảo vệ BMS

• Mức tiêu thụ ở chế độ chờ của thiết bị

Để biết phương pháp tính toán thời gian chạy hoàn chỉnh, hãy xem Cách tính thời gian chạy cho bộ pin lithium.

9. Kiểm tra tích hợp cơ học

Hiệu suất điện chỉ là một phần của thiết kế bộ pin. Pin cũng phải vừa khít với sản phẩm chủ.

Thiết kế cần xác định:

• Chiều dài tối đa

• Chiều rộng tối đa

• Độ dày tối đa

• Hướng lắp đặt

• Phương pháp lắp

• Truy cập trình kết nối

• Lối ra cáp

• Giới hạn nén

• Tiếp xúc với rung động

• Nguồn nhiệt

• Yêu cầu dịch vụ và thay thế

Pin dạng túi không nên bị nén bởi các cạnh sắc hoặc áp suất tập trung. Gói hình trụ có thể yêu cầu giá đỡ, miếng đệm hoặc kết cấu bảo vệ. Ngăn chứa pin phải tính đến dung sai sản xuất và môi trường hoạt động dự kiến.

Thiết kế chi tiết các ngăn, khoảng trống, nhiệt và độ phồng được đề cập riêng trong Thiết kế ngăn đựng pin LiPo: Độ hở & độ phồng.

Trong bài viết này, nguyên tắc thiết kế chính là:

Ngăn đựng pin phải được thiết kế cùng với bộ pin chứ không phải sau khi đã chọn được pin.

10. Xác định các yêu cầu về đầu nối và cáp

Đầu nối và cáp là một phần của giao diện pin.

Nhóm OEM nên chỉ định:

• Kiểu kết nối

• Số lượng chân

• Đánh giá hiện tại

• Đánh giá điện áp

• Phân cực

• Phương pháp khóa

• Chiều dài cáp

• Máy đo dây

• Vị trí thoát dây

• Giảm căng thẳng

• Không gian lắp đặt

• Đường tín hiệu hoặc đường truyền thông cần thiết

Đầu nối nguồn có thể khác với đầu nối truyền thông. BMS thông minh có thể yêu cầu các chân tín hiệu bổ sung để liên lạc dữ liệu, cảm biến nhiệt độ hoặc nhận dạng.

Lựa chọn đầu nối cũng nên xem xét việc lắp ráp, chu trình giao phối, độ rung và bảo trì hiện trường.

Lựa chọn đầu nối chi tiết nằm ngoài phạm vi tổng quan về thiết kế này và được đề cập trong Cách chọn đầu nối cho bộ pin lithium tùy chỉnh.

11. Xem xét các yêu cầu sạc

Bộ pin phải tương thích với bộ sạc và hệ thống sạc.

Người mua OEM nên xác định:

• Điện áp sạc

• Dòng sạc

• Thời gian sạc

• Phương pháp sạc

• Dung sai đầu ra của bộ sạc

• Giới hạn nhiệt độ

• Phương pháp chấm dứt phí

• Yêu cầu cân bằng

• Pin được sạc bên trong hay bên ngoài thiết bị

Không thể sạc bộ pin 2S bằng bộ sạc được thiết kế cho một ô. Hệ thống sạc phải phù hợp với cấu hình gói và thiết bị điện tử bảo vệ.

BMS hoặc PCM cũng phải tương thích với điều kiện hoạt động của bộ sạc. Hành vi sạc có thể ảnh hưởng đến tuổi thọ pin, nhiệt độ và độ an toàn, vì vậy cần kiểm tra hành vi này với thiết bị và bộ sạc thực tế.

12. Xây dựng thông số kỹ thuật thiết kế pin hoàn chỉnh

Trước khi yêu cầu một nguyên mẫu, nhóm OEM nên kết hợp các yêu cầu về điện, cơ khí và giao diện thành một thông số kỹ thuật được kiểm soát.

Một đặc điểm kỹ thuật hữu ích nên bao gồm:

Gói yêu cầu chi tiết giúp giảm việc thiết kế lại và giúp so sánh báo giá của nhà cung cấp dễ dàng hơn.

13. Ví dụ OEM đã hoạt động: Thiết kế bộ pin 7,4 V

Giả sử một thiết bị OEM yêu cầu:

• Điện áp danh định: khoảng 7,4 V

• Dung lượng mục tiêu: 2000 mAh

• Công suất trung bình: 5 W

• Dòng điện cực đại: cao hơn dòng điện hoạt động bình thường

• Không gian lắp đặt hình chữ nhật nhỏ gọn

• Hoạt động có thể sạc lại

• Giám sát trạng thái pin

Hướng thiết kế sơ bộ có thể là:

• Hai ô nối tiếp cho cấu hình 2S

• Hai đường dẫn ô song song cho dung lượng yêu cầu

• Một BMS với sự cân bằng tế bào

• Giám sát nhiệt độ

• Trình kết nối tùy chỉnh

• Một gói được thiết kế xung quanh vỏ thiết bị chủ

• Xác minh thời gian chạy dưới tải 5 W thực tế

Sử dụng song song hai ô 1000 mAh cho mỗi nhóm dòng sẽ tạo ra gói xấp xỉ 7,4 V, 2000 mAh.

Năng lượng danh nghĩa là:

7,4 V × 2 Ah = 14,8 Wh

Sử dụng hiệu suất hệ thống có thể sử dụng ước tính là 85%, năng lượng có thể sử dụng dự kiến ​​là khoảng:

14,8 Wh × 0,85 = 12,58 Wh

Ở mức tải 5 W liên tục, ước tính thời gian chạy ban đầu là khoảng:

12,58 Wh 5 W = 2,5 giờ

Trước khi phê duyệt, nhóm thiết kế vẫn phải xác minh:

• Nhu cầu thực tế hiện tại

• Đáp ứng dòng điện đỉnh

• Khả năng tương thích của bộ sạc

• cài đặt BMS

• Hành vi nhiệt

• Phù hợp cơ khí

• Độ tin cậy của đầu nối

• Thời gian chạy trong điều kiện thiết bị thực

Ví dụ này minh họa logic thiết kế. Nó không nên thay thế việc đánh giá kỹ thuật pin dành riêng cho ứng dụng.

Những lỗi thiết kế bộ pin Lithium-Ion thường gặp

Lựa chọn công suất trước khi kiểm tra điện áp

Pin đủ mAh vẫn có thể không tương thích với thiết bị nếu sai dải điện áp.

Chỉ sử dụng dòng điện trung bình

Nhu cầu cao điểm có thể gây sụt áp, ngắt BMS hoặc đầu nối quá nóng ngay cả khi mức tiêu thụ trung bình có thể chấp nhận được.

Coi điện áp danh định là hằng số

Điện áp pin thay đổi trong quá trình sạc và xả. Thiết bị phải chịu được phạm vi hoạt động hoàn chỉnh.

Chọn BMS quá muộn

Kích thước, hệ thống dây điện, giao tiếp và thử nghiệm BMS có thể ảnh hưởng đến toàn bộ thiết kế gói.

Bỏ qua các ràng buộc cơ học

Pin hoạt động bằng điện có thể không vừa với vỏ hoặc có thể bị nén có hại.

Giả sử thời gian chạy bằng công suất định mức

Công suất định mức không bằng năng lượng sử dụng được trong mọi điều kiện tải và nhiệt độ.

Chỉ so sánh các gói theo dung lượng

Hai gói có cùng dung lượng có thể khác nhau về chất lượng tế bào, khả năng phóng điện, chức năng BMS, kích thước và thử nghiệm.

Danh sách kiểm tra thiết kế bộ pin lithium-Ion

Trước khi phê duyệt thiết kế, hãy xác nhận:

• Dải điện áp thiết bị được xác định

• Điện áp pin danh định, tối thiểu và tối đa được xác định

• Công suất và năng lượng sử dụng được xác định

• Dòng điện liên tục và dòng điện cực đại đã được biết

• Cấu hình nối tiếp và song song được chọn

• Mô hình tế bào và cấp hiệu suất được xác định

• Yêu cầu khớp ô được xác định

• Chức năng PCM hoặc BMS được chỉ định

• Điều kiện sạc được xác nhận

• Kích thước pin được kiểm soát

• Yêu cầu về đầu nối và cáp được ghi lại

• Nhiệt độ hoạt động được xác định

• Mục tiêu thời gian chạy được nêu

• Đã lên kế hoạch thử nghiệm tích hợp máy chủ-thiết bị

• Tiêu chí phê duyệt nguyên mẫu được xác định

• Các yêu cầu về sản xuất và kiểm soát thay đổi được hiểu rõ

Để biết các tiêu chí mua hàng OEM rộng hơn, hãy xem Cách chọn bộ pin lithium-Ion có thể sạc lại cho thiết bị OEM.

Câu hỏi thường gặp

Yếu tố quan trọng nhất trong thiết kế bộ pin lithium-ion là gì?

Yếu tố quan trọng nhất là làm cho pin phù hợp với các yêu cầu cơ và điện hoàn chỉnh của thiết bị chủ. Điện áp, công suất, dòng điện, BMS, kích thước và quá trình sạc phải được đánh giá cùng nhau.

Làm cách nào để tính toán năng lượng của bộ pin lithium-ion?

Nhân điện áp danh định với công suất tính bằng amp-giờ. Ví dụ: bộ pin 7,4 V, 2 Ah có năng lượng danh nghĩa khoảng 14,8 Wh.

Việc kết nối các ô nối tiếp có tăng công suất không?

Không. Kết nối nối tiếp chủ yếu làm tăng điện áp. Kết nối song song tăng công suất và khả năng hiện tại. Cấu hình nối tiếp song song có thể tăng cả điện áp và công suất.

Có phải mọi bộ pin lithium đều cần BMS không?

Hệ thống bảo vệ cần thiết phụ thuộc vào cấu hình và ứng dụng của gói. Gói một ô đơn giản có thể sử dụng PCM, trong khi gói nhiều ô có thể yêu cầu BMS có chức năng cân bằng và giám sát.

Một bộ pin lithium sẽ chạy được thiết bị trong bao lâu?

Thời gian chạy phụ thuộc vào năng lượng pin, nguồn điện của thiết bị, hiệu suất chuyển đổi, cài đặt ngắt, nhiệt độ và sự thay đổi tải. Ước tính cơ bản là số watt-giờ của pin chia cho công suất của thiết bị, được điều chỉnh để đạt hiệu quả sử dụng.

Sự khác biệt giữa bộ pin tùy chỉnh và pin tiêu chuẩn là gì?

Bộ pin tùy chỉnh được thiết kế dựa trên các yêu cầu về điện áp, công suất, dòng điện, kích thước, đầu nối, BMS và ứng dụng của sản phẩm OEM. Gói tiêu chuẩn thường sử dụng cấu hình được xác định trước.

Nên chọn điện áp hay công suất trước?

Dải điện áp của thiết bị thường phải được thiết lập trước tiên. Sau đó, công suất có thể được lựa chọn theo thời gian chạy, không gian sẵn có, nhu cầu hiện tại và giới hạn trọng lượng.

Phần kết luận

Thiết kế bộ pin lithium-ion là một quá trình ở cấp độ hệ thống. Một thiết kế đáng tin cậy phải kết nối:

• Điện áp

• Dung tích

• Năng lượng

• Nhu cầu hiện tại

• Cấu hình nối tiếp và song song

• Lựa chọn ô

• PCM hoặc BMS

• Sạc

• Thời gian chạy

• Tích hợp cơ khí

• Yêu cầu kết nối

• Nhu cầu thử nghiệm và sản xuất

Một tế bào 3,7 V có thể được cấu hình thành các bộ pin khác nhau tùy thuộc vào điện áp và dung lượng yêu cầu. Tuy nhiên, cấu hình điện chỉ là một phần của thiết kế. Pin cũng phải hoạt động chính xác với bộ sạc, thiết bị chủ, hệ thống bảo vệ và vỏ cơ khí.

Nếu bạn đang phát triển bộ pin lithium-ion tùy chỉnh, hãy chia sẻ ứng dụng, điện áp mục tiêu, công suất, nhu cầu hiện tại, kích thước, yêu cầu về đầu nối, mục tiêu thời gian chạy và khối lượng sản xuất dự kiến ​​với nhóm kỹ thuật ZERNE. ZERNE hỗ trợ phát triển gói pin lithium tùy chỉnh cho các dự án OEM và ODM, từ đánh giá yêu cầu ban đầu cho đến phát triển mẫu và lập kế hoạch sản xuất.