Ръководство за избор на резервни батерийни блокове: Как напрежението, капацитетът, системата за управление на батерията (BMS) и конекторите всъщност работят заедно

След години в бизнеса с резервни батерии забелязахме нещо интересно.

Много клиенти идват при нас с подробна спецификация (BOM): напрежение, капацитет, тип конектор, дори модели на елементи — всичко изглежда прецизно.
Но когато попитаме зАЩО как са били избрани тези параметри, отговорът често е:

„Това е напрежението, капацитетът и другите параметри, използвани в оригиналната батерия.“

Копирането на оригиналния дизайн понякога е необходимо — но не трябва да става автоматично.

А какво, ако дизайна на производителя на оборудване (OEM) включва компромиси?
А какво, ако определени компоненти са извадени от производство?
А какво, ако вашето реално приложение вече не изисква тази конфигурация?

Истинският подбор на батерия не е дублиране.
Това е разбирането как всеки параметър влияе върху останалите — и оптимизирането на цялата система като цяло.

В това ръководство ще разгледаме четирите основни елемента на всяка заместваща батерийна версия:

• Напрежение

• Капацитет

• BMS

• Конектор и комуникация

Те не съществуват независимо един от друг. Щом разберете кой параметър управлява кой, преставате да бъдете „доставчик на батерии“ и започвате да действате като технически партньор.

---

1. Напрежението има първенство — тук няма място за преговори.

Нека бъдем ясни:

Напрежението е единственият параметър при заместващите батерии, който има практически нулева гъвкавост.

Моторите изискват специфично напрежение, за да достигнат номиналната си скорост.
Печатните платки (PCB) работят в предварително определени диапазони на напрежение.

Ако подадете 24 V към устройство, проектирано за 12 V, почти със сигурност ще причините повреда.
Ако опитате да захраните система за 48 V с 36 V, стартирането може изобщо да не успее.

Където често възниква объркване, е между:

• Номинално напрежение (3,6 V / 3,7 V за NMC, 3,2 V за LFP)

• Напрежение при пълно зареждане (4,2 V за NMC, 3,65 V за LFP)

Ако оригиналният пакет използва химия NMC и преминете към LFP, зарядното устройство и устройството ви може да интерпретират по-ниското напрежение при пълно зареждане като „батерията не е напълно заредена“.

Това не е проблем с химията — това е проблем със съвместимостта на системата.

Профессионален съвет

Когато клиентите питат дали по-високото напрежение ще осигури повече мощност, нашият отговор винаги е:

Да, технически — но само ако са проверени номиналните стойности на MOSFET-овете, кондензаторите, ограниченията на зарядното устройство и праговете за защита. Слепите надградки на напрежението често създават скрити рискове за надеждност.

---

2. Капацитет: По-големият не винаги е по-добър — по-добре съчетаният е по-добър

Капацитетът се продава лесно, защото директно се превръща в работно време.

От инженерна гледна точка обаче капацитетът е ограничен от две неща:

Физическо пространство

Батерийните отсеки не се увеличават.
За увеличаване на капацитета можете да направите едно от следните:

• Превключете към клетки с по-висока енергийна плътност

• Променете формата

• Приемете, че просто няма да побере

Тук няма магия.

Възможност за разреждане (C-степен)

Това е мястото, където много проекти за замяна провалят.

Клетките, свързани успоредно, не само увеличават капацитета — те споделят тока.

Пример:

Оригинална конструкция:
2 × 2500 mAh клетки, свързани успоредно
Всеки с номинален ток 10 A → общ непрекъснат ток = 20 A

Опит за замяна:
Единична клетка с капацитет 5000 mAh
Номинален непрекъснат ток само 15 A

Същият капацитет. По-ниско енергийно доставяне.

Резултатът? Падане на напрежението, термично напрежение, нестабилна работа.

Профессионален съвет

Вместо да питаме:

„Какъв капацитет искате?“

Питаме:

• Какъв е нормалният работен ток?

• Връхен ток?

• Колко дълго продължава високата натовареност?

Реалните профили на натоварване имат далеч по-голямо значение от показаните на първо място числа за мАч.

---

3. Съединители: Физическото съвпадение е лесно — комуникацията е истинското препятствие

Интерфейсите на батериите имат два слоя:

Физически слой

Тип на съединителя, разположение на контактите, посока на изхода на кабела.

При пробните образци това обикновено е направо елементарно.

Слой за комуникация (тук проектите често спират)

Съвременните устройства — премиращи машини, електроинструменти, градински уреди — често включват данни линии освен положителния и отрицателния терминал.

Тези линии пренасят сигнали за аутентикация или статус.

Батерията казва: Здрав съм. Упълномощен съм.
Устройството отговаря: Добре — можете да работите.

Ако този ръкостискан (handshake) не успее, батерията може да бъде напълно заредена, но все пак непригодна за употреба.

Само напрежението и капацитетът не решават този проблем.

Профессионален съвет

Преди да предоставим оферта, винаги проверяваме:

• Има ли контакти за комуникация?

• SMBus? I2C? Собствен едножилен протокол?

• Декодирали ли сме вече в нашата фабрика подобни платформи?

Това определя дали един проект ще стигне до серийно производство — или ще бъде прекратен на етапа на прототип.

---

4. BMS: Мозъкът, който контролира безопасното функциониране и продължителността на живота

Изборът на BMS винаги е въпрос на балансиране.

Стратегия за балансиране

За малки батерийни пакети с добра последователност на клетките пасивното балансиране често е достатъчно.

За приложения с високо количество клетки в серия или дълбоко циклиране активното балансиране значително подобрява продължителността на живота, като намалява разминаването между клетките.

Умни функции

Ако имате нужда от точна информация за състоянието на зареждане, необходима е методиката за броене на кулони.

Ако имате нужда от история на използване или диагностика, необходим е BMS с вградена памет.

Прагове за защита

Всеки параметър се свързва с реалните условия:

• Напрежение при претоварване → технически данни на клетката

• Превишена сила на тока → ток при заклинване на мотора

• Температурни граници → среда на крайния потребител

Няма универсална „най-добра BMS“.

Има само най-подходящата за вашето приложение.

Профессионален съвет

Не препоръчваме най-скъпата BMS.

Препоръчваме правилната.

Промишленото оборудване поставя предимство на здравината.
Европейската потребителска електроника поставя предимство на сертифицирането и резервността.

Различни пазари, различни стратегии.

---

Практична схема за вземане на решение относно замяна на батерия

Ето как вътрешно подхождаме към проектите:

Стъпка 1: Фиксиране на напрежението

Потвърждаване на напрежението на устройството → определяне на броя на елементите в серия → химическият състав става второстепенен.

Стъпка 2: Измерване на наличното пространство

Отсекът за батерия определя формата на елементите:
18650, 21700, торбички или призматични.

Стъпка 3: Съгласуване на капацитета и разрядната мощност

Оценка на мощностната консумация → избор между енергийни или мощностни елементи → оптимизиране на капацитета в рамките на физическите ограничения.

Стъпка 4: Анализ на конектора и протокола

Пребройте жиците → идентифицирайте комуникацията → потвърдете възможността за декодиране.

Стъпка 5: Дефиниране на логиката на BMS

Задайте стойностите за защита → изберете балансиране → конфигурирайте фърмуера.

Едва след това окончателно утвърждаваме списъка с материали (BOM).

---

Окончателни мисли

Най-голямата грешка при проекти за замяна на батерии е фокусирането върху отделните технически характеристики, а не върху цялата система.

Напрежението е скелетът.
Капацитетът е мускулите.
Конекторите са нервите.
BMS е мозъкът.

Игнорирайте който и да е от тях и производителността ще пострада.

Следващия път, когато клиент попита дали батерията може да бъде заменена, не отговаряйте веднага.

Заедно преминете през тази рамка.

Когато можете да обясните зАЩО защо една конфигурация работи — а не само че какво тя съществува — вие преминавате от доставчик към партньор за решения.

И точно там започват дългосрочните B2B отношения.

---

Ако в момента оценявате проект за замяна на батерия, не се колебайте да се свържете с нас, като изпратите чертежи или снимки.
Правилните решения в ранен етап могат да спестят месеци разработческо време.