Hệ thống quản lý pin (BMS) cho dụng cụ điện

I. Dụng cụ điện là gì?

Các dụng cụ điện có nhiều loại khác nhau, có thể được phân loại sơ bộ theo công suất và ứng dụng:

II. ắc quy Điện áp, số lượng pin và dòng điện

Bộ pin dụng cụ điện bao gồm nhiều cell lithium-ion (thường là 18650 hoặc 21700) được kết nối với nhau. loạt(để tăng điện áp) và song song(để tăng công suất).

Ghi chú:

- Điện áp tối đa 20V so với 18VVề cơ bản, chúng có cùng thông số kỹ thuật. "20V Max" đề cập đến điện áp không tải (4V × 5 cell), trong khi "18V" là điện áp định mức (3.6V × 5 cell). Các thuật ngữ này thường được sử dụng thay thế cho nhau trên thị trường.

- Giá trị hiện tạiDòng điện hoạt động được xác định bởi công suất động cơ của dụng cụ. Ví dụ, một dụng cụ 18V 500W có dòng điện hoạt động xấp xỉ `500W / 18V ≈ 28A`. Dòng điện cực đại (ví dụ, trong quá trình khởi động hoặc khi bị kẹt) sẽ còn cao hơn nữa.

III. Cách chọn hệ thống quản lý pin (Battery Management System)Bms) cho dụng cụ điện cầm tay?

Các dụng cụ điện có yêu cầu cực kỳ khắt khe đối với hệ thống quản lý pin (BMS) —Hệ thống quản lý pin (BMS) nguồn Nó hoàn toàn khác với hệ thống quản lý pin lưu trữ năng lượng (BMS) thông thường. Khi mua, hãy tập trung vào các thông số cốt lõi sau:

1. Dòng xả liên tục (Chỉ số quan trọng nhất)

- Yêu cầu: Dòng xả liên tục của BMS phải lớn hơn dòng điện hoạt động tối đa của dụng cụ, với một biên độ đủ lớn (khuyến nghị 20%-30%).

- Ví dụ: Nếu máy mài góc của bạn có dòng điện hoạt động là 25A, hãy chọn BMS có khả năng xả liên tục ≥ 30A.

- Hậu quả: Nếu dòng điện không đủ, hệ thống quản lý pin (BMS) sẽ kích hoạt chế độ bảo vệ quá dòng do quá nhiệt, khiến thiết bị tắt đột ngột. Điều này ảnh hưởng nghiêm trọng đến hiệu quả công việc và thậm chí có thể làm hỏng BMS.

2. Dòng điện phóng cực đại

- Yêu cầu: Phải chịu được dòng điện cao tức thời sinh ra khi dụng cụ khởi động hoặc bị kẹt đột ngột (thường gấp 2-3 lần dòng điện hoạt động) và duy trì dòng điện này trong một khoảng thời gian mà không kích hoạt cơ chế bảo vệ.

- Ví dụ: Đối với BMS 30A Như đã đề cập ở trên, dòng điện cực đại lý tưởng của nó nên đạt 60A-90A và duy trì trong vài giây.

3. Lựa chọn phần cứng và MOSFET

- MOSFET: Đây là các linh kiện quan trọng quyết định khả năng chịu tải dòng điện. Luôn hỏi nhà cung cấp về loại MOSFET được sử dụng trong hệ thống quản lý pin (BMS), sau đó kiểm tra bảng dữ liệu (sách hướng dẫn kỹ thuật) của nó để xác nhận hiệu suất thực tế.

- Điện trở trong thấp (Rds(on) thấp): Điện trở trong thấp hơn có nghĩa là sinh nhiệt ít hơn và hiệu suất cao hơn. Hệ thống quản lý pin (BMS) phải sử dụng MOSFET có điện trở thấp.

4. Các chức năng bảo vệ cơ bản

- Bảo vệ quá tải: Tự động ngắt quá trình sạc khi điện áp của mỗi cell đạt đến 4,25V ± 0,05V.

- Bảo vệ chống xả quá mức: Tự động ngắt quá trình xả khi điện áp của mỗi cell giảm xuống 2.8V ± 0.1V (một số thiết bị yêu cầu ngưỡng cao hơn, ví dụ: 3.0V, để tránh làm hỏng cell).

- Bảo vệ quá dòng/ngắn mạch: Ngắt mạch ngay lập tức (thời gian phản hồi tính bằng micro giây) khi dòng điện vượt quá giá trị cài đặt hoặc xảy ra ngắn mạch.

- Bảo vệ nhiệt độ: Phải được trang bị cảm biến nhiệt độ NTC để ngừng hoạt động khi nhiệt độ pin quá cao (ví dụ: 70℃) hoặc quá thấp (ví dụ: 0℃).

5. Chức năng cân bằng

- Cân bằng thụ động: Đủ dùng cho các dụng cụ điện. Khi kết thúc quá trình sạc, điện trở được sử dụng để xả các cell pin với điện áp cao hơn, giữ cho điện áp của tất cả các cell ổn định và kéo dài tuổi thọ tổng thể của bộ pin.

6. Giao thức truyền thông (Cần thiết cho các công cụ thông minh)

Nhiều dụng cụ có thương hiệu (ví dụ: Dewalt, Milwaukee) sử dụng các giao thức giao tiếp giữa pin và máy chủ. Hệ thống quản lý pin (BMS) của bên thứ ba có thể yêu cầu bẻ khóa hoặc mô phỏng giao thức; nếu không, dụng cụ có thể không hoạt động hoặc hiển thị lỗi. Đối với người dùng DIY thông thường, hãy chọn BMS không phụ thuộc giao thức hoặc BMS đa năng.

IV. Tóm tắt: Danh sách kiểm tra mua hàng

Khi lựa chọn hoặc thay thế hệ thống quản lý pin (BMS) cho dụng cụ điện của bạn, hãy kiểm tra các mục sau:

1. Xác nhận điện áp pin: Bộ pin của tôi có bao nhiêu cell (bao nhiêu "S")?
2. Xác nhận dòng điện của dụng cụ: Công suất của dụng cụ là bao nhiêu, và dòng điện hoạt động bình thường và dòng điện cực đại xấp xỉ của nó là bao nhiêu? (Ước tính sơ bộ bằng công thức: `Công suất (W) / Điện áp (V) = Dòng điện (A)`)
3. Các thông số cốt lõi: Dòng xả liên tục và dòng xả đỉnh của hệ thống quản lý pin (BMS) có đáp ứng các yêu cầu với biên độ an toàn đủ lớn không?
4. Các chức năng bảo vệ: Có đầy đủ các chức năng bảo vệ quá tải, quá xả, quá dòng, ngắn mạch và quá nhiệt không?
5. Chức năng cân bằng: Nó có chức năng cân bằng thụ động không?
6. Vấn đề về giao thức: Phần mềm chủ của tôi có yêu cầu một giao thức truyền thông cụ thể nào không?
7. Chất lượng chế tạo và tản nhiệt: Bo mạch BMS có được chế tạo tốt không? Các MOSFET có đi kèm miếng đệm silicon tản nhiệt hay cần tản nhiệt riêng khi lắp đặt?

V. Đề xuất XJBMS: BMS của dụng cụ điện cầm tay