Helyettesítő akkumulátorcsomag-kiválasztási útmutató: Hogyan működnek valójában együtt a feszültség, a kapacitás, a BMS és a csatlakozók

Évek óta tevékenykedünk a helyettesítő akkumulátorok piacán, és érdekes megfigyelésre jutottunk.

Sok ügyfelünk részletes anyaglista (BOM) alapján fordul hozzánk: feszültség, kapacitás, csatlakozó típusa, sőt akár a cellamodellek is szerepelnek – minden pontosnak tűnik.
De amikor megkérdezzük, mIÉRT milyen okból választották ki azokat a paramétereket, a válasz gyakran a következő:

„Ezt használta az eredeti akkumulátor.”

Az eredeti tervezés másolása néha szükséges — de nem szabad automatikusnak lennie.

Mi történik, ha az OEM tervezésben kompromisszumok szerepelnek?
Mi történik, ha egyes alkatrészeket már nem gyártanak?
Mi történik, ha a valós alkalmazásához már nem szükséges az adott konfiguráció?

A valódi akkumulátor-kiválasztás nem egyszerű másolás.
Ez azt jelenti, hogy megértjük, milyen hatással van minden paraméter a többire — és optimalizáljuk az egész rendszert.

Ebben az útmutatóban végigvesszük bármely helyettesítő akkumulátorcsomag négy alapvető elemét:

• Feszültség

• Teljesítmény

• BMS

• Csatlakozó és kommunikáció

Nem léteznek függetlenül egymástól. Amint megérti, melyik paraméter melyiket határozza meg, abbahagyja a „akkumulátorszállító” szerepét, és technikai partnerként kezd el működni.

---

1. A feszültség elsődleges — itt nincs tárgyalási lehetőség

Legyünk egyértelműek:

A feszültség az egyetlen paraméter a csereakkuknál, amelynél gyakorlatilag nulla a rugalmasság.

A motoroknak meghatározott feszültségre van szükségük a névleges fordulatszám eléréséhez.
A nyomtatott áramkörök (PCB-k) meghatározott feszültségtartományon belül működnek.

Ha egy 12 V-os eszközbe 24 V-ot vezetünk be, a károsodás majdnem biztosan bekövetkezik.
Ha egy 48 V-os rendszert 36 V-ról próbálunk működtetni, a rendszer indítása teljesen meghiúsulhat.

A félreértés gyakran a következő két fogalom között keletkezik:

• Nominális feszültség (3,6 V / 3,7 V NMC-hez, 3,2 V LFP-hez)

• Teljesen feltöltött állapotban mért feszültség (4,2 V NMC-hez, 3,65 V LFP-hez)

Ha az eredeti akkupakk NMC-kémiát használ, és LFP-re vált, a töltő és az eszköz alacsonyabb teljes feszültségét „nem teljesen feltöltött akkumulátor”-ként értelmezheti.

Ez nem egy kémiával kapcsolatos probléma – hanem egy rendszerkompatibilitási probléma.

Szakmai tipp

Amikor az ügyfelek megkérdezik, hogy a magasabb feszültség több teljesítményt biztosít-e, a válaszunk mindig ez:

Igen, technikailag – de csak akkor, ha ellenőriztük a MOSFET-ek értékeit, a kondenzátorokat, a töltő korlátozásait és a védőküszöbököt. A vak feszültségnövelés gyakran rejtett megbízhatósági kockázatokat teremt.

---

2. Kapacitás: Nagyobb nem feltétlenül jelent jobbat – a jobban illeszkedő jobb

A kapacitás könnyen eladható, mert közvetlenül a működési időre fordítható le.

Azonban mérnöki szempontból a kapacitást két dolog korlátozza:

Fizikai tér

Az akkumulátorhelyek nem nőnek.
A kapacitás növeléséhez vagy:

• Váltás magasabb energiasűrűségű elemekre

• Formátumváltoztatás

• Elfogadni, hogy egyszerűen nem fér el

Itt nincs varázslat.

Kisülési képesség (C-arány)

Itt bukik meg sok cserére irányuló projekt.

A párhuzamosan kapcsolt elemek nem csupán növelik a kapacitást – az áramot is megosztják.

Példaként:

Alapvető tervezés:
2 × 2500 mAh-os elem párhuzamos kapcsolása
Mindegyik 10 A-es névleges értékkel → teljes folyamatos áramerősség = 20 A

Csere kísérlet:
Egyetlen 5000 mAh-os elem
Csak 15 A folyamatos áramerősség értékelve

Ugyanakkora kapacitás. Alacsonyabb teljesítményszállítás.

Az eredmény? Feszültségesés, hőterhelés, instabil működés.

Szakmai tipp

Ahelyett, hogy azt kérdeznénk:

„Mekkora kapacitást szeretne?”

Mi inkább azt kérdezzük:

• Mi a normál üzemáram?

• A csúcsáram?

• Mennyi ideig tart a nagy terhelés?

A valós terhelési profilok sokkal fontosabbak, mint a főcímekben szereplő mAh-értékek.

---

3. Csatlakozók: A fizikai illeszkedés egyszerű — a kommunikáció a valódi akadály

A telepítési felületeknek két rétege van:

Fizikai réteg

Csatlakozó típusa, tűelrendezés, kábel kilépési iránya.

Minták esetén ez általában egyszerű.

Kommunikációs réteg (itt szoktak megakadni a projektek)

A modern eszközök — például porszívók, elektromos szerszámok, kertészeti berendezések — gyakran adatvezetékeket is tartalmaznak a pozitív és negatív pólusokon túl.

Ezek a vezetékek hitelesítési vagy állapotjelző jeleket továbbítanak.

A telep azt mondja: Egészséges vagyok. Jogosult vagyok.
Az eszköz válasza: Rendben — működtetheti.

Ha ez a kézfogás sikertelen, az akkumulátor teljesen feltölthető, de mégis használhatatlan marad.

A feszültség és a kapacitás önmagában nem oldja meg ezt a problémát.

Szakmai tipp

Árajánlat készítése előtt mindig ellenőrizzük:

• Vannak-e kommunikációs csatlakozópontok?

• SMBus? I2C? Tulajdonosi egyvezetékes protokoll?

• Gyárunk már korábban dekódolta-e hasonló platformokat?

Ez dönti el, hogy egy projekt eléri-e a tömeggyártást — vagy a prototípus szakaszban megszűnik.

---

4. BMS: Az agy, amely irányítja a biztonságot és az élettartamot

A BMS kiválasztása mindig egyensúlyozást jelent.

Egyensúlyozási stratégia

Kis akkumulátorcsomagoknál, ahol a cellák minősége egyenletes, a passzív egyensúlyozás gyakran elegendő.

Nagy soros kapcsolású vagy mélyciklusú alkalmazásoknál az aktív egyensúlyozás drámaian meghosszabbítja az élettartamot a cellák eltérésének csökkentésével.

Okos funkciók

Ha pontos töltöttségi állapotot (SOC) kell mérnie, akkor coulomb-mérést igényel.

Ha használati előzményekre vagy diagnosztikai adatokra van szüksége, akkor memóriával ellátott BMS-re van szüksége.

Védőküszöbök

Minden paraméter valós körülményekhez kapcsolódik:

• Túltöltési feszültség → cella adatlap

• Túláram → motor leállási árama

• Hőmérsékletkorlátok → végfelhasználói környezet

Nincs univerzálisan „legjobb BMS”.

Csak az alkalmazásához legmegfelelőbb.

Szakmai tipp

Nem a legdrágább BMS-t ajánljuk.

A megfelelőt ajánljuk.

Az ipari berendezések a robusztusságot helyezik előtérbe.
A európai fogyasztói elektronika a tanúsításra és a redundanciára helyezi a hangsúlyt.

Különböző piacok, különböző stratégiák.

---

Gyakorlati akkumulátor-csere döntési folyamata

Így közelítjük meg belsőleg a projekteket:

1. lépés: Feszültség zárolása

A készülék feszültségének megerősítése → sorozatszám meghatározása → kémiai összetétel másodlagossá válik.

2. lépés: Rendelkezésre álló hely mérése

Az akkumulátorhely meghatározza a cella formátumát:
18650, 21700, zacskós vagy prizmatikus.

3. lépés: Kapacitás és kisütés illesztése

Teljesítményigény értékelése → energiás vagy teljesítménycellák kiválasztása → kapacitás optimalizálása a fizikai korlátokon belül.

4. lépés: Csatlakozó és protokoll elemzése

Vezetékek számának megszámlálása → kommunikáció azonosítása → dekódolási képesség megerősítése.

5. lépés: BMS-logika meghatározása

Védési értékek beállítása → kiegyenlítés kiválasztása → szoftverkonfiguráció.

Csak ezután fejezzük be a beszerzési listát (BOM).

---

Záró gondolatok

A cserére szánt akkumulátoros projektek legnagyobb hibája, hogy az egyes műszaki adatokra helyezik a hangsúlyt, nem pedig a rendszerre.

A feszültség a váz.
A kapacitás az izom.
A csatlakozók az idegek.
A BMS az agy.

Ha bármelyiket figyelmen kívül hagyjuk, a teljesítmény romlik.

Legközelebb, amikor egy ügyfél megkérdezi, lehetséges-e egy akkumulátor cseréje, ne válaszoljon azonnal.

Gyalázzák végig ezt a keretrendszert együtt.

Amikor képes magyarázni mIÉRT egy konfiguráció működését — nemcsak azt, hogy mi működik —, akkor a szállítótól megoldáspartnerré válik.

És itt kezdődnek a hosszú távú B2B kapcsolatok.

---

Ha jelenleg egy kicserélendő akkumulátorprojektet értékel ki, nyugodtan lépjen kapcsolatba rajzokkal vagy fényképekkel.
A megfelelő döntések időben hónapokat takaríthatnak meg a fejlesztési időből.