Hướng dẫn chọn bộ pin thay thế: Cách điện áp, dung lượng, hệ thống quản lý pin (BMS) và đầu nối thực sự hoạt động cùng nhau

Sau nhiều năm hoạt động trong lĩnh vực kinh doanh pin thay thế, chúng tôi đã nhận thấy một điều thú vị.

Nhiều khách hàng tìm đến chúng tôi với bảng vật tư chi tiết (BOM): điện áp, dung lượng, loại đầu nối, thậm chí cả mã model tế bào — mọi thứ đều trông rất chính xác.
Nhưng khi chúng tôi hỏi tẠI SAO các thông số đó được lựa chọn như thế nào, câu trả lời thường là:

“Đó là những thông số mà pin gốc sử dụng.”

Việc sao chép thiết kế gốc đôi khi là cần thiết — nhưng không nên thực hiện một cách máy móc.

Điều gì sẽ xảy ra nếu thiết kế của nhà sản xuất gốc (OEM) có những điểm hạn chế?
Điều gì sẽ xảy ra nếu một số linh kiện nhất định đã ngừng sản xuất?
Điều gì sẽ xảy ra nếu ứng dụng thực tế của bạn giờ đây không còn yêu cầu cấu hình đó nữa?

Việc lựa chọn pin thực sự không phải là sao chép.
Đó là việc hiểu rõ cách mỗi thông số ảnh hưởng đến các thông số khác — và tối ưu hóa toàn bộ hệ thống.

Trong hướng dẫn này, chúng ta sẽ lần lượt xem xét bốn thành phần cốt lõi của bất kỳ cụm pin thay thế nào:

• Điện áp

• Dung tích

• BMS

• Kết nối và giao tiếp

Các thành phần này không tồn tại độc lập. Khi bạn hiểu được thông số nào chi phối thông số nào, bạn sẽ ngừng đóng vai trò là "nhà cung cấp pin" và bắt đầu hành động như một đối tác kỹ thuật.

---

1. Điện áp là yếu tố ưu tiên hàng đầu — ở đây không có chỗ để thương lượng

Hãy làm rõ điều này:

Điện áp là thông số duy nhất trong pin thay thế gần như không có độ linh hoạt nào.

Động cơ yêu cầu điện áp cụ thể để đạt tốc độ định mức.
Các bo mạch in (PCB) hoạt động trong dải điện áp cố định.

Cấp nguồn 24V cho thiết bị 12V gần như chắc chắn sẽ gây hư hỏng.
Thử cấp nguồn cho hệ thống 48V bằng điện áp 36V có thể khiến quá trình khởi động hoàn toàn thất bại.

Sự nhầm lẫn thường xảy ra giữa:

• Điện áp danh nghĩa (3,6 V / 3,7 V đối với pin NMC, 3,2 V đối với pin LFP)

• Điện áp khi sạc đầy (4,2 V đối với pin NMC, 3,65 V đối với pin LFP)

Nếu cụm pin gốc sử dụng hóa chất NMC và bạn chuyển sang dùng pin LFP, bộ sạc cũng như thiết bị của bạn có thể hiểu sai điện áp sạc đầy thấp hơn là “pin chưa được sạc đầy”.

Đây không phải là vấn đề liên quan đến hóa chất pin — mà là vấn đề tương thích hệ thống.

Mẹo chuyên nghiệp

Khi khách hàng hỏi liệu điện áp cao hơn có mang lại công suất lớn hơn hay không, câu trả lời của chúng tôi luôn là:

Đúng, về mặt kỹ thuật — nhưng chỉ khi các thông số định mức của MOSFET, tụ điện, giới hạn bộ sạc và ngưỡng bảo vệ đã được xác minh. Việc nâng cấp điện áp một cách thiếu kiểm soát thường tạo ra những rủi ro tiềm ẩn về độ tin cậy.

---

2. Công suất: Lớn hơn không phải lúc nào cũng tốt hơn — Phù hợp hơn mới là tốt hơn

Công suất dễ bán vì nó trực tiếp chuyển đổi thành thời gian hoạt động.

Tuy nhiên, từ góc độ kỹ thuật, công suất bị giới hạn bởi hai yếu tố:

Không Gian Vật Lý

Khoang pin không thể mở rộng.
Để tăng công suất, bạn có thể:

• Chuyển sang sử dụng pin có mật độ năng lượng cao hơn

• Thay đổi hình dạng (form factor)

• Chấp nhận thực tế là pin đơn giản là không vừa

Ở đây không có điều kỳ diệu nào cả.

Khả năng xả (tỷ lệ C)

Đây là nơi nhiều dự án thay thế thất bại.

Các pin mắc song song không chỉ tăng dung lượng — mà còn chia sẻ dòng điện.

Ví dụ:

Thiết kế gốc:
2 pin 2500 mAh mắc song song
Mỗi pin được định mức 10 A → tổng dòng điện liên tục = 20 A

Nỗ lực thay thế:
Một pin duy nhất 5000 mAh
Chỉ được định mức 15 A liên tục

Dung lượng như nhau. Khả năng cung cấp công suất thấp hơn.

Kết quả? Sụt áp, căng nhiệt, hoạt động không ổn định.

Mẹo chuyên nghiệp

Thay vì đặt câu hỏi:

“Bạn muốn dung lượng bao nhiêu?”

Chúng tôi hỏi:

• Dòng điện hoạt động bình thường là bao nhiêu?

• Dòng điện đỉnh là bao nhiêu?

• Tải cao kéo dài trong bao lâu?

Các đặc tuyến tải thực tế quan trọng hơn nhiều so với các con số mAh nổi bật.

---

3. Bộ nối: Việc lắp vừa về mặt cơ học thì dễ — nhưng khả năng giao tiếp mới là rào cản thực sự

Giao diện pin gồm hai lớp:

Lớp vật lý

Loại bộ nối, bố trí chân nối, hướng cáp thoát ra.

Với mẫu thử, việc này thường khá đơn giản.

Lớp giao tiếp (đây là nơi các dự án thường bị đình trệ)

Các thiết bị hiện đại — như máy hút bụi, dụng cụ điện, thiết bị làm vườn — thường bao gồm các đường truyền dữ liệu bên cạnh các cực dương và âm.

Các đường truyền này mang tín hiệu xác thực hoặc trạng thái.

Pin thông báo: Tôi đang hoạt động tốt. Tôi đã được ủy quyền.
Thiết bị phản hồi: Được rồi — bạn có thể vận hành.

Nếu quá trình bắt tay (handshake) này thất bại, pin có thể đã được sạc đầy nhưng vẫn không sử dụng được.

Chỉ riêng điện áp và dung lượng sẽ không giải quyết được vấn đề này.

Mẹo chuyên nghiệp

Trước khi báo giá, chúng tôi luôn kiểm tra:

• Có các chân giao tiếp không?

• Giao diện SMBus? I2C? Giao thức một dây riêng biệt?

• Nhà máy của chúng tôi đã từng giải mã các nền tảng tương tự trước đây chưa?

Điều này quyết định liệu một dự án có tiến tới giai đoạn sản xuất hàng loạt — hay chấm dứt ngay từ giai đoạn mẫu thử.

---

4. BMS: Bộ não điều khiển độ an toàn và tuổi thọ

Việc lựa chọn BMS luôn là bài toán cân bằng.

Chiến lược cân bằng

Đối với các cụm pin nhỏ có độ đồng nhất tế bào tốt, cân bằng thụ động thường là đủ.

Đối với các cụm pin có số lượng tế bào nối tiếp cao hoặc ứng dụng xả sâu, cân bằng chủ động cải thiện đáng kể tuổi thọ bằng cách giảm hiện tượng lệch điện áp giữa các tế bào.

Tính năng thông minh

Nếu bạn cần xác định chính xác trạng thái sạc (SOC), bạn phải sử dụng phương pháp đếm culông.

Nếu bạn cần lịch sử sử dụng hoặc chẩn đoán, bạn cần hệ thống quản lý pin (BMS) có bộ nhớ.

Ngưỡng bảo vệ

Mọi thông số đều dựa trên các điều kiện thực tế:

• Điện áp sạc quá mức → bảng thông số kỹ thuật của pin

• Dòng điện quá mức → dòng điện khi động cơ bị kẹt

• Giới hạn nhiệt độ → môi trường sử dụng cuối của người dùng

Không tồn tại hệ thống quản lý pin (BMS) nào là 'tốt nhất' mang tính phổ quát.

Chỉ có hệ thống phù hợp nhất cho ứng dụng cụ thể của bạn.

Mẹo chuyên nghiệp

Chúng tôi không khuyến nghị hệ thống quản lý pin (BMS) đắt nhất.

Chúng tôi khuyến nghị hệ thống đúng nhất.

Thiết bị công nghiệp ưu tiên độ bền.
Thiết bị điện tử tiêu dùng châu Âu ưu tiên chứng nhận và dự phòng.

Các thị trường khác nhau, chiến lược khác nhau.

---

Quy trình ra quyết định thay thế pin thực tiễn

Dưới đây là cách chúng tôi tiếp cận các dự án ở nội bộ:

Bước 1: Cố định điện áp

Xác nhận điện áp thiết bị → xác định số lượng cell mắc nối tiếp → loại hóa chất trở thành yếu tố thứ cấp.

Bước 2: Đo không gian khả dụng

Khoang chứa pin xác định dạng cell:
18650, 21700, túi (pouch), hoặc khối chữ nhật (prismatic).

Bước 3: Phù hợp dung lượng và dòng xả

Đánh giá nhu cầu công suất → chọn pin năng lượng hoặc pin công suất → tối ưu hóa dung lượng trong giới hạn vật lý.

Bước 4: Phân tích đầu nối và giao thức

Đếm số dây → xác định giao tiếp → xác nhận khả năng giải mã.

Bước 5: Xác định logic của BMS

Thiết lập các giá trị bảo vệ → chọn phương pháp cân bằng → cấu hình firmware.

Chỉ sau bước này chúng tôi mới hoàn tất danh sách vật tư (BOM).

---

Kết luận

Sai lầm lớn nhất trong các dự án thay thế pin là tập trung vào các thông số kỹ thuật riêng lẻ thay vì toàn bộ hệ thống.

Điện áp là khung xương.
Dung lượng là cơ bắp.
Các bộ nối là hệ thần kinh.
BMS là bộ não.

Bỏ qua bất kỳ thành phần nào trong số này, hiệu năng sẽ bị suy giảm.

Lần tới khi khách hàng hỏi liệu pin có thể thay thế được hay không, đừng trả lời ngay lập tức.

Cùng khách hàng đi qua khung làm việc này.

Khi bạn có thể giải thích tẠI SAO một cấu hình hoạt động như thế nào — chứ không chỉ đơn thuần là - Cái gì? nó tồn tại — bạn đã chuyển mình từ nhà cung cấp sang đối tác giải pháp.

Và đó chính là nơi bắt đầu những mối quan hệ B2B lâu dài.

---

Nếu hiện tại bạn đang đánh giá một dự án thay thế pin, hãy thoải mái liên hệ với chúng tôi kèm theo bản vẽ hoặc ảnh.
Những quyết định đúng đắn ngay từ sớm có thể tiết kiệm hàng tháng thời gian phát triển.