Kas ir pārspriegums?
Pagājušajā otrdienā saņēmu zvanu no iepakojuma integratora Ohaio štatā. Viņiem bija 14S LFP pakotne, kas tika atgriezta no saules enerģijas instalācijas ar divām šūnām, kas rādīja 3,91 V. LFP. Parastā lietošanā nekad nevajadzētu redzēt neko virs 3,65 V. No ārpuses šūnas izskatījās labi, bet, kad vienu atvērām, katoda folija malās bija kļuvusi brūna. Klasisks pārmaksas bojājums.
Izrādās, viņi izmantoja svina{0}}skābes lādētāju. Klients to iemainīja, jo oriģināls nomira. Svina-skābes 48 V lādētājs nodrošina 58,4 V pludiņa spriegumu. Uz 14S LFP pakotnes, kas darbojas līdz 4,17 V uz vienu šūnu. Svinskābei tā nav problēma. Liela problēma LFP.
Šādas lietas notiek vairāk, nekā cilvēki atzīst.
Pārspriegums nozīmē šūnas nobīdīšanu virs tā maksimālā nominālā uzlādes sprieguma. Skaits ir atkarīgs no ķīmijas. NMC un NCA maksimālais spriegums ir 4,20 V. Dažiem augstas-enerģijas NMC variantiem ir 4,35 V, taču tās ir īpašas šūnas, un jums ir jāzina, ko ar tām darāt. LFP ķīmijai ir 3,65 V griesti. LTO ir aptuveni 2,85 V. Šie skaitļi nāk no šūnu piegādātāja datu lapas. Ignorējiet tos, un jums būs problēmas.
Iekšējā šūnu degradācija
Tas, kas notiek šūnā pie pārsprieguma, nav sarežģīts. Katoda materiāls vēlas atteikties no skābekļa, kad jūs izspiežat no tā pārāk daudz litija. Šis skābeklis reaģē ar elektrolītu. Tikmēr litija metāls sāk pārklāties uz anoda virsmas, jo grafīts nevar pietiekami ātri absorbēt jonus. Apšuvums ir slikts divu iemeslu dēļ. Tas ir neatgriezenisks jaudas zudums, un tas rada dendritus, kas galu galā var saīsināt šūnu iekšēji.
Daudzi cilvēki domā, ka 4,20 V specifikācijā ir iebūvēta rezerve. Tur nav.
Šūnu ražotāji nosaka šo ierobežojumu vietā, kur degradācija kļūst nepieņemama. Iespējams, ka vienreiz pāriet uz 4,25 V ir labi. Dodoties uz turieni katrā ciklā, šūna iznīcinās dažos simtos ciklos, nevis dažos tūkstošos. Ja spriegums pārsniedz 4,30 V, jūs, iespējams, nesaņemsit dažus simtus ciklu. Esmu redzējis, ka šūnas pēc vienas uzlādes uzbriest pie 4,35 V. Atkarīgs no šūnas.
BMS loma
BMS ir paredzēts to uztvert. Katrai iepakojuma šūnai ir savs maņu vads. AFE mikroshēma nolasa visus šūnu spriegumus un salīdzina ar slieksni. Ja kāda šūna pāriet, uzlāde tiek pārtraukta. Diezgan vienkārši.
Izņemot BMS var neizdoties. Esmu redzējis BMS plāksnes ar aukstuma lodēšanas savienojumiem uz sensoro vadu savienotājiem. Viena šūna pārtrauc ziņošanu, un programmaparatūras noklusējuma vērtība ir nulle, nevis tiek atzīmēta kļūda. Esmu redzējis AFE mikroshēmas, kas izplūst no cal virs temperatūras. TI BQ76940 parasti ir stabils, taču vecākajam BQ76925 bija problēmas ar iekšējās atsauces pārslēgšanu. Lētākas ķīniešu AFE mikroshēmas var būt visur.
Līdzsvars ir svarīgāks nekā cilvēki domā. Komplektam ar desmit šūnām sērijveidā būs zināma ietilpība. Viena šūna pilnībā uzlādējas pirms pārējām. Ja balansēšana ir pārāk lēna, augstā šūna atrodas pie 4,20 V, kamēr strāva turpina ieplūst iepakojumā. Spriegums šajā šūnā palielinās. Ar pasīvo balansēšanu jūs ierobežo tas, cik daudz siltuma jūs varat izvadīt caur atgaisošanas rezistoriem. Lielākā daļa dizainparaugu darbojas no 50 mA līdz 100 mA līdzsvara strāvai. Ja jūsu šūnas neatbilst vairāk nekā dažiem procentiem, ar to var nepietikt.
Aktīvā balansēšana pārvieto lādiņu no augstām šūnām uz zemām šūnām, nevis to sadedzina. Dārgāka. Sarežģītāk. Piemērots lieliem iepakojumiem, kur tiek pievienota izšķērdētā enerģija, vai lietojumprogrammām, kurās nevarat paciest jebkādu jaudas izplatību.
Lādētāja dizains ir vienādojuma otra puse. Pārslēgšanas pārveidotājs ar aplietu atgriezeniskās saites regulēšanu pārsniegs pie nelielas slodzes. Esmu izmērījis lādētājus, kas izdala 42,5 V, kad uzlādes beigās iepakojums patērē mazāk par 100 mA. Šis papildu pusvolts, kas sadalīts pa desmit šūnām, katrā ir 50 mV. Tā nav katastrofa, bet tā pievienojas citām pielaidēm.
Svarīga ir arī temperatūras kompensācija lādētājā. Karstām litija elementiem jāuzlādē līdz zemākam spriegumam. Daži lādētāji regulē CV uzdoto vērtību, pamatojoties uz termistoru. Lielākajai daļai lētāko tā nav. Iepakojums, kas atrodas saulē 45 ° C temperatūrā, tiek uzlādēts līdz parastajam 4,20 V uz vienu elementu, faktiski tiek pārlādēts.
Divi aizsardzības slāņi ir labāki par vienu. BMS uzrauga šūnu spriegumus. Sekundārās aizsardzības IC var skatīties paketes spriegumu un pārtraukt FET, ja kaut kas noiet greizi. Ohaio grupai, kas sāka visu šo diskusiju, neviena neeksistēja. Viņiem bija mēms BMS, kas tikai balansēja. Nav aizsardzības. Klients uzskatīja, ka ar to tiks galā lādētājs. Slikts pieņēmums.
Dizaina kontrolsaraksts
Ja veidojat iepakojumus, kontrolsaraksts ir diezgan īss.
- Izmantojiet BMS ar reāla{0}}šūnas līmeņa OVP.
- Iestatiet slieksni ar nelielu rezervi, varbūt 4,18 V NMC.
- Pārliecinieties, ka līdzsvarošana var sekot līdzi jūsu šūnu izplatībai.
- Kvalificējiet lādētāju visā tā darbības aploksnē, ne tikai istabas temperatūrā uz stenda.
- Pievienojiet sekundārās aizsardzības ceļu, ja lietojumprogramma to attaisno.
Ohaio pakotne tiek pārbūvēta ar atbilstošu BMS un lādētāja specifikāciju LFP. Dārga nodarbība. Varēja būt sliktāk. Neviens nav cietis un nekas neaizdegās. Ne vienmēr šie stāsti tā beidzas.
