Kas yra viršįtampis?
Praėjusį antradienį sulaukiau skambučio iš pakuočių integratoriaus Ohajo valstijoje. Jie turėjo 14S LFP paketą, grįžusį po saulės energijos įrengimo su dviem elementais, rodančiais 3,91 V. LFP. Įprasto naudojimo metu niekada neturėtų matytis daugiau nei 3,65 V. Celės iš išorės atrodė gerai, bet kai vieną atidarėme, katodo folija kraštai tapo rudi. Klasikinė perkrovos žala.
Paaiškėjo, kad jie naudojo švino{0}}rūgšties įkroviklį. Klientas jį pakeitė, nes originalas mirė. Švino-rūgšties 48 V įkroviklis išleidžia 58,4 V plūduriuojančią įtampą. 14S LFP pakete, kuris veikia iki 4,17 V viename langelyje. Švino{10}rūgščiai tai nėra problema. Didelė LFP problema.
Tokių dalykų nutinka daugiau, nei žmonės pripažįsta.
Viršįtampa reiškia elemento stumimą virš jo didžiausios vardinės įkrovimo įtampos. Skaičius priklauso nuo chemijos. NMC ir NCA įtampa yra 4,20 V. Kai kurie didelės-energijos NMC variantai yra skirti 4,35 V, tačiau tai yra specialūs elementai ir jūs turite žinoti, ką su jais darote. LFP chemija turi 3,65 V lubas. LTO yra apie 2,85 V. Šie skaičiai gaunami iš ląstelių tiekėjo duomenų lapo. Ignoruokite juos ir turėsite problemų.
Vidinis ląstelių degradavimas
Tai, kas vyksta elemento viduje esant viršįtampiui, nėra sudėtinga. Katodinė medžiaga nori atsisakyti deguonies, kai iš jos ištraukiate per daug ličio. Tas deguonis reaguoja su elektrolitu. Tuo tarpu ličio metalas pradeda padengti anodo paviršių, nes grafitas negali pakankamai greitai sugerti jonų. Dengimas blogas dėl dviejų priežasčių. Tai yra negrįžtamas pajėgumų praradimas ir dėl to susidaro dendritai, kurie galiausiai gali sutrumpinti ląstelę viduje.
Daugelis žmonių mano, kad 4,20 V spec. Nėra.
Ląstelių gamintojai nustato šią ribą ten, kur degradacija tampa nepriimtina. Vieną kartą pereiti prie 4,25 V tikriausiai yra gerai. Eidami ten kiekvieną ciklą, ląstelė nužudys kelis šimtus, o ne kelis tūkstančius. Kai įtampa viršija 4,30 V, gali nepavykti kelių šimtų ciklų. Mačiau, kad po vieno įkrovimo elementai išsipučia iki 4,35 V. Priklauso nuo ląstelės.
BMS vaidmuo
BMS turėtų tai sugauti. Kiekviena pakuotės ląstelė turi savo jutimo laidą. AFE lustas nuskaito visas elementų įtampas ir lygina su slenksčiu. Jei kuri nors ląstelė viršija, įkrovimas sustoja. Gana paprasta.
Išskyrus atvejus, kai BMS gali sugesti. Mačiau BMS plokštes su šalto litavimo jungtimis ant jutimo laidų jungčių. Viena ląstelė nustoja teikti ataskaitas, o programinė įranga pagal nutylėjimą nustato nulį, o ne pažymi gedimą. Mačiau AFE lustus, kurie nukrenta nuo kal. TI BQ76940 paprastai yra tvirtas, tačiau senesnis BQ76925 turėjo problemų dėl vidinio atskaitos perkėlimo. Pigesnių kiniškų AFE lustų gali būti visur.
Balansavimas yra svarbesnis nei žmonės galvoja. Paketo, kuriame yra dešimt elementų serijoje, talpa šiek tiek skirsis. Vienas elementas visiškai įkraunamas anksčiau nei kiti. Jei balansavimas yra per lėtas, aukštas elementas yra 4,20 V, o srovė teka į paketą. Tos ląstelės įtampa šliaužia aukštyn. Naudodami pasyvųjį balansavimą riboja šilumos kiekis, kurį galite išleisti per nutekėjimo rezistorius. Daugumos konstrukcijų balansinė srovė yra nuo 50 mA iki 100 mA. Jei jūsų ląstelės nesutampa daugiau nei keliais procentais, to gali nepakakti.
Aktyvus balansavimas perkelia krūvį iš aukštų elementų į žemus elementus, o ne jį sudegina. Brangesnis. Sudėtingesnis. Tikslinga didelėms pakuotėms, kuriose švaistoma energija didėja, arba programoms, kuriose negalite toleruoti talpos išplitimo.
Įkroviklio dizainas yra kita lygties pusė. Perjungimo keitiklis su aplaidžiu grįžtamojo ryšio reguliavimu peršoks esant nedidelei apkrovai. Išmatavau įkroviklius, kurie išjungia 42,5 V įtampą, kai įkrovimo pabaigoje pakuotė sunaudoja mažiau nei 100 mA. Ši papildoma pusė volto, paskirstyta dešimčiai elementų, yra 50 mV. Tai nėra nelaimė, bet tai prisideda prie kitų leistinų nuokrypių.
Temperatūros kompensavimas įkroviklyje taip pat svarbus. Kai įkaista, ličio elementai turi įkrauti žemesnę įtampą. Kai kurie įkrovikliai reguliuoja CV nuostatą pagal termistorių. Dauguma pigių – ne. Paketas, sėdintis saulėje, esant 45 °C temperatūrai, įkraunamas iki įprastos 4,20 V vienai ląstelėje, iš tikrųjų perkraunamas.
Du apsauginiai sluoksniai yra geriau nei vienas. BMS stebi elementų įtampą. Antrinės apsaugos IC gali stebėti paketo įtampą ir nutraukti FET, jei kas nors negerai. Ohajo rinkinyje, kuris pradėjo visą šią diskusiją, nė vienas neegzistavo. Jie turėjo kvailą BMS, kuris tik balansavo. Jokios apsaugos. Klientas manė, kad įkroviklis susitvarkys. Bloga prielaida.
Dizaino kontrolinis sąrašas
Jei kuriate pakuotes, kontrolinis sąrašas yra gana trumpas.
- Naudokite BMS su tikrojo langelio{0}}lygio OVP.
- Nustatykite slenkstį su tam tikra atsarga, galbūt 4,18 V NMC.
- Įsitikinkite, kad balansavimas gali neatsilikti nuo jūsų ląstelių plitimo.
- Kvalifikuokite įkroviklį ne tik kambario temperatūroje ant stalo.
- Pridėkite antrinės apsaugos kelią, jei programa tai pateisina.
Ohajo paketas atkuriamas naudojant tinkamą BMS ir įkroviklio specifikaciją, skirtą LFP. Brangi pamoka. Galėjo būti ir blogiau. Niekas nenukentėjo ir niekas neužsidegė. Ne visada taip baigiasi šios istorijos.
