Kas yra Viršsrovė?

Viršsrovė reiškia, kad akumuliatoriaus prašoma tiekti arba priimti daugiau srovės, nei buvo sukurta. Taip paprasta. Ląstelė įkaista, chemija patiria stresą ir viskas pasisuka į šoną, jei niekas nesikiša.

Šią problemą nuolat matau grąžinant lauką. Pakuotės grįžta su apdegusių pėdsakų, išsilydžiusių skirtukų, ląstelių, kurios atrodo gerai išorėje, bet matuojamos mirusios viduje. Devynis kartus iš dešimties kažkas ištraukė per didelę srovę arba sugedo apsauga.

Ličio ląstelės turi griežtas ribas. Ląstelė, skirta 10 A nuolatinei galiai, kambario temperatūroje toleruos 10 A visą dieną. Paspauskite jį iki 15 A ir vidinė temperatūra pakils. Pastumkite jį iki 30 A ir turėsite gal sekundžių, kol kažkas duos.

Šilumos generavimas ličio elemente seka I²R. Vidinis pasipriešinimas tipiškame 18650 yra apie 15–30 mΩ, priklausomai nuo ląstelės ir jos amžiaus. Paleiskite skaičius 25 mΩ elemente.

Esant 10A: 10² × 0.025=2.5W Esant 20A: 20² × 0.025=10W Esant 40A: 40² × 0.025=40W

Tie 40 W neturi kur dėti į plieninę skardinę. Ląstelių temperatūros šuoliai. Elektrolitas pradeda skilti apie 80 laipsnių. Virš 130 laipsnių separatorius gali sugesti. Po to terminis pabėgimas tampa realia galimybe.

Įkrovimo viršsrovė vyksta pagal tą pačią fiziką, bet su papildoma problema. Ličio dengimas. Paspauskite per didelę įkrovimo srovę ir ant anodo paviršiaus nusėda ličio metalo nuosėdos, užuot tinkamai įsiterpę. Toks padengimas yra nuolatinis pajėgumų praradimas. Tai taip pat sukelia dendrito susidarymo riziką.

Overcurrent

Išoriniai šortaiįvyksta daugiau, nei nori pripažinti gamintojai. Atsilaisvinęs varžtas korpuse. Pažeista viela, besitrinanti į rėmą. Vandens patekimas, sukuriantis laidų kelią. Dirbau su atšaukimu, kai pakuotės jungtis turėjo konstrukcijos trūkumą, dėl kurio teigiamas kaištis įkišant galėjo liestis su korpuso žeme. Tūkstančiai pakelių išėjo, kol kas nepagavo.

Pakrovimo gedimainuolat rodomi elektrinių įrankių programose. Šlifuoti varikliai užstringa esant 6-8 kartų veikiančiai srovei. Bešepetėliai su FOC valdymo rankenomis geriau stringa, bet vis tiek smailėja. Akumuliatorius mato tą smaigalį, nesvarbu, ar variklio valdiklis ką nors daro, ar ne.

Įkroviklio problemoslinkę būti subtilūs. Įkroviklis, skirtas 4S paketui, prijungtam prie 3S paketo. Įtampos ribos vis tiek gali veikti, tačiau dabartinis profilis neteisingas. Arba nutrūksta įkroviklio jutimo linija ir įkroviklis tiesiog stumia visą srovę, kol kažkas suveikia.

Ląstelių neatitikimasserijinėse pakuotėse yra klastingas. Keturios serijos elementai, trys iš jų 3000 mAh, vienas iš jų iš tikrųjų 2700 mAh, nes šešis mėnesius išbuvo karštame sandėlyje. Ta silpna ląstelė pirmiausia visiškai įkraunama. Kiti trys stumia toliau. Tas silpnas elementas perkraunamas, generuoja dujas, įkaista, o dabar viename elemente atsiranda vietinė viršsrovė, o paketo įtampa atrodo gerai.

Tiesioginė pasekmė yra karštis. Nuolatinė viršsrovė, esant 2 kartus, per kelias minutes pastums daugumą elementų virš 60 laipsnių. Tikriausiai ląstelė išgyvena, bet ciklo gyvenimas nukenčia.

Pasikartojantys viršsrovių įvykiai sukuria kaupiamąją žalą. SEI sluoksnis ant anodo sustorėja. Vidinis pasipriešinimas šliaužia. Talpa nyksta. Elementas, kuris prasidėjo nuo 3000 mAh ir 20 mΩ, po 200 piktnaudžiavimo ciklų gali būti 2400 mAh ir 35 mΩ. Tinkamai naudojant, jis būtų atlikęs 800 ciklų.

Sunkios viršsrovės-trumpojo jungimo sąlygos-gali baigti elementą per kelias sekundes. Srovė pasiekia aukščiausią tašką, kad ir kokia būtų vidinė ląstelės varža. Visiškai įkrautas didelis-nutekėjimas 18650 į kietą trumpą jungtį gali matyti 200–300 A momentinę srovę. Skirtukų suvirinimo siūlės dažnai yra pirmasis gedimo taškas. Jei skirtukai laikosi, želė ritinys įkaista taip greitai, kad per kelias sekundes įvyksta oras.

Aš mačiau ląsteles, kurios taip stipriai išvėdino teigiamą dangtelį, paleistą visoje laboratorijoje. Bandant trumpojo jungimo atsaką, apsauginiai akiniai neprivalomi.

Overcurrent

Geras pakuotės dizainas naudoja kelis apsaugos mechanizmus. Nė vienas įrenginys neapdoroja kiekvieno gedimo režimo.

PTCsėdėti daugumoje gerbiamų gamintojų cilindrinių elementų. Jie suveikia pagal temperatūrą, o ne tiesiogiai nuo srovės. PTC gali būti įvertintas taip, kad išlaikytų 7 A ir išjungtų 15 A, tačiau išjungimo mechanizmas yra terminis. Reakcijos laikas yra lėtas-nuo šimtų milisekundžių iki sekundžių. PTC neišgelbės jūsų nuo sunkaus trumpo. Jie valdo vidutinę viršsrovę ir suteikia paketui laiko atvėsti.

Saugikliaipapūsti vieną kartą ir likti išpūstas. Paketo -lygio saugiklių dydis yra didesnis nei įprasta darbinė srovė, su atsarga įsijungimui ir pereinamiesiems veiksniams. 10A nepertraukiamam paketui gali būti naudojamas 15A greitas{5}}perdegimo saugiklis. Saugiklis pašalina kietąjį trumpąjį jungtį greičiau nei PTC, paprastai mažiau nei 100 ms esant didelėms gedimų srovėms. Tačiau tai taip pat visam laikui nužudo pakuotę. Toliau pateikiamos garantijos pretenzijos.

Apsaugos ICstebėti srovę per jutimo rezistorių. Įprastos Seiko, TI ir kitų dalys suteikia viršsrovių slenksčius, programuojamus per išorinius rezistorius arba užkoduojamus viduje. Aptikimo delsa paprastai trunka 8–24 ms. Trumpojo jungimo aptikimas yra greitesnis, dažnai mažesnis nei 500 µs. IC valdo išorinius FET, kad atjungtų paketą.

Jausmo rezistoriaus vertė yra svarbi. 5 mΩ jutimo rezistorius suteikia geresnę skiriamąją gebą, bet nukrenta daugiau įtampos ir išsklaido daugiau galios esant didelėms srovėms. 2 mΩ rezistorius eikvoja mažiau energijos, tačiau jam reikia jautresnės priekinės dalies. Dauguma vartotojų paketų naudoja 3–10 mΩ, priklausomai nuo esamos klasės.

BMSdidesnėse pakuotėse prideda intelekto. Aktyvios srovės ribojimas, o ne tik išjungimas / ne{1}}kelionė. Temperatūros-kompensuojamos slenksčiai. Įvykių registravimas diagnostikai. Gera BMS sumažina viršsrovių ribas kylant elementų temperatūrai, todėl ląstelės saugiai veikia net esant dinaminėms apkrovoms.

CIDlangelių viduje užtikrinama paskutinė{0}}mechaninė apsauga. Srovės pertraukimo įrenginys įsijungia, kai padidėja vidinis slėgis. Tuo metu, kai CID suveikia, ląstelė jau patyrė didelį stresą. CID aktyvinimas paprastai reiškia, kad ląstelės laužas.

Duomenų lapo įvertinimai numato tam tikras sąlygas. „Samsung 30Q“, skirtas 15 A nepertraukiamai galiai, palaiko 25 laipsnių aplinkos temperatūrą ir tinkamą aušinimą. Laikykite tą elementą izoliuotame korpuse esant 35 laipsnių aplinkos temperatūrai ir 15 A nustums jį virš saugios temperatūros.

Pulso reitingai atrodo patraukliai, bet pateikiami su pritvirtintomis eilutėmis. Ląstelė gali reikalauti 30 A 10 sekundžių, tačiau daroma prielaida, kad ląstelė pradėjo veikti esant 25 laipsnių temperatūrai ir turi laiko atvėsti prieš kitą impulsą. Impulsai atgal-prie-be atkūrimo laiko kaupia šilumą kaip nuolatinė srovė.

Įkrovimo tarifai dažnai yra konservatyvesni nei iškrovimo rodikliai. Ląstelė, kuri valdo 20A iškrovą, gali toleruoti tik 4A įkrovą. Priežastis yra padengimo ličiu rizika. Kai kurie naujesni elementai su silicio{5}} legiruotais anodais yra dar jautresni įkrovimo greičiui.

Ląstelių amžius keičia viską. Naujas elementas su 20 mΩ vidine varža geriau atlaiko 20 A nei metų senumo elementas esant 30 mΩ. Paketo apsauga turėtų atsižvelgti į atsparumą--eksploatavimo pabaigoje, o ne tik į naujų ląstelių specifikacijas.

Kiekvienam pakuotės dizainui reikalingas viršsrovių patvirtinimas. Svarbi bandymo įranga.

Elektroninės apkrovos turi nuleisti srovę greičiau, nei reaguoja apsauga. Apsaugos IC su 10 ms aptikimo delsa reikalauja apkrovos, kuri pasiekia tikslinę srovę per mažiau nei 1 ms. Lėtas apkrovos greitis-leidžia apsaugai suveikti anksti ir suteikia klaidingą pasitikėjimą.

Dabartiniam matavimui reikalingas pralaidumas. 10mΩ jutimo rezistorius esant 100A suteikia 1V signalą. Norint užfiksuoti tikrąjį piką, reikia bent 10 kHz pralaidumo, pageidautina daugiau. Tinkamai įžeminti zondai leidžia išvengti triukšmo problemų, kurios suteikia šiukšlių duomenis.

Temperatūros bandymas užfiksuoja dizaino problemas, kurių kambario temperatūros bandymai nepastebi. Apsaugos IC slenksčiai kinta priklausomai nuo temperatūros. FET Rds(on) padidėja esant aukštai temperatūrai, todėl sumažėja įtampa. Jutimo rezistorius TCR yra svarbus, kai rezistorius įkaista dėl praeinančios gedimo srovės. Išbandykite esant -20 laipsnių , +25 laipsnio ir +55 laipsnio minimumo.

Testo matrica tampa didelė. Įkrovimo viršsrovė, iškrovimo viršsrovė, trumpasis jungimas. Kiekvienas iš trijų temperatūrų. Kiekvienas iš kelių SOC lygių, nes elementų varža skiriasi priklausomai nuo įkrovimo būsenos. Padauginkite iš imties dydžio, kad gautumėte statistinį patikimumą. Kruopštus patvirtinimas atlieka šimtus testų.

Overcurrent

UL 2054apima nešiojamus akumuliatorių paketus Šiaurės Amerikos rinkoms. Atliekant trumpojo jungimo testą, 10 sekundžių trumpas trumpasis jungimas. Pakuotė neturi užsidegti ar sprogti. Temperatūra stebima, tačiau konkreti riba nėra iššaukiama. Tai yra minimali riba.

IEC 62133-2taikomas tarptautiniu mastu. Išoriniam trumpojo jungimo bandymui naudojama mažesnė nei 100 mΩ bendra grandinės varža, palaikoma vieną valandą arba tol, kol temperatūra stabilizuosis. Pagal trukmę griežtesnis nei UL 2054.

JT 38.3reguliuoja laivybą. 5 bandymui reikalingas trumpesnis nei 0,1 Ω trumpas. Elementai arba baterijos neturi išardyti arba užsidegti. Tai svarbu, nes nesilaikant JT 38.3, jūsų gaminio negalima transportuoti legaliai.

SAE J2464apima EV programas, kurioms taikomi griežtesni reikalavimai. Trumpojo jungimo varža sumažėja iki 5 mΩ, o šiluminiai / mechaniniai kriterijai yra konkretesni.

Šių testų išlaikymas nereiškia, kad apsaugos dizainas yra geras. Tai reiškia, kad apsaugos dizainas yra tinkamas sertifikavimui. Piktnaudžiavimas realiame-pasaulyje gali viršyti bandymo sąlygas.

Laido matuoklis nuolat pasirodo. Nepakankamas laidas padidina atsparumą ir sukuria šilumą jungtyse. Pats laidas gali atlaikyti srovę, tačiau užspausti gnybtai arba litavimo jungtys tampa karštomis vietomis. Pakuotėse, grąžintose dėl „baterijos gedimo“, dažnai rodomi sudegę laidų gnybtai, kol elementai yra tvarkingi.

Jungties pasirinkimas yra dar viena silpnoji vieta. Manoma, kad XT60 jungtys yra skirtos 60A nuolatinei įtampai. Šis įvertinimas reiškia tobulą užspaudimą ir švarius kontaktus. Praktiškai dėl patikimumo sumažinta 30–40 %. Anderson Powerpoles turi panašių samprotavimų.

Reikia atkreipti dėmesį į ląstelių suvirinimą. Gera suvirinimo siūlė turi mažą atsparumą ir mechaninį stiprumą. Šaltas suvirinimas atrodo gerai, bet nepavyksta veikiant vibracijai ar terminiam ciklui. Sudegusi suvirinimo siūlė sugadino skardinę ir sukuria silpną vietą. Suvirinimo tvarkaraščius reikia patvirtinti atliekant traukimo bandymą ir atsparumo matavimą.

Šiluminis valdymas siejamas su viršsrovės galia. Pakuotė su aktyviu aušinimu gali išlaikyti didesnę srovę nei sandari pakuotė be oro srauto. Kai kuriuose modeliuose naudojami termistoriai ant elementų, kad sumažintų srovę, kol temperatūra tampa kritinė.

Viršsrovė žudo ličio baterijas. Kartais greitai, kartais lėtai, bet visada žalinga. Dabartinės ribos egzistuoja dėl priežasčių, susijusių su fizika ir chemija, o ne savavališku konservatyvumu.

Gerai apsaugai reikia kelių sluoksnių, nes kiekvienas apsaugos tipas turi trūkumų. PTC yra lėti. Saugikliai yra vienkartiniai. IC priklauso nuo jutimo tikslumo. BMS padidina sąnaudas ir sudėtingumą. CID reiškia, kad ląstelė jau pažeista.

Bandymai turi atspindėti faktines naudojimo sąlygas ir piktnaudžiavimo scenarijus. Išlaikyti sertifikavimo testus būtina, bet to nepakanka.

Pakuotės dizaino pasirinkimas-laidas, jungtys, termosai, paraštės-nusako, ar apsauga iš tikrųjų apsaugo, ar tiesiog gerai atrodo ant popieriaus.

Celės, kuriomis pasitikiu, yra iš gamintojų, kurių kokybė yra pastovi ir skelbiami duomenys. Paketuose, kuriais pasitikiu, naudojamos patikimų pardavėjų apsaugos grandinės su tinkamu programos dizainu. Visa kita traktuojama atsargiai, kol neįrodyta kitaip.