Çfarë është mbitensioni?
Mora një telefonatë nga një integrues i paketave në Ohio të martën e kaluar. Ata kishin një paketë LFP 14S që u kthye nga një instalim diellor me dy qeliza që lexonin 3.91V. LFP. Nuk duhet parë kurrë diçka mbi 3.65 V në përdorim normal. Qelizat dukeshin mirë nga jashtë, por kur hapëm njërën, folia e katodës ishte kthyer në kafe në skajet. Dëmtim klasik i mbingarkesës.
Rezultoi se po përdornin një karikues plumb-acid. Klienti e ndërroi sepse origjinali vdiq. Karikuesi me plumb-acid 48V nxjerr notues 58,4V. Në një paketë LFP 14S që funksionon në 4,17 V për qelizë. Nuk është problem për acidin{10}}plumb. Problem i madh për LFP.
Një gjë e tillë ndodh më shumë sesa pranojnë njerëzit.
Mbitensioni nënkupton shtyrjen e një qelize përtej tensionit maksimal të vlerësuar të ngarkesës. Numri varet nga kimia. NMC dhe NCA mbarojnë në 4.20V. Disa variante NMC me energji të lartë vlerësohen në 4,35 V, por ato janë qeliza speciale dhe ju duhet të dini se çfarë po bëni me to. Kimia LFP ka një tavan 3.65 V. LTO është rreth 2.85 V. Këta numra vijnë nga fleta e të dhënave e shitësit të qelizave. Injoroni ato dhe do të keni probleme.
Degradimi i brendshëm i qelizave
Ajo që ndodh brenda qelisë në mbitension nuk është e komplikuar. Materiali katodë dëshiron të heqë dorë nga oksigjeni kur detyroni shumë litium nga ai. Ky oksigjen reagon me elektrolitin. Ndërkohë, metali litium fillon të vendoset në sipërfaqen e anodës sepse grafiti nuk mund të thithë jonet mjaft shpejt. Veshja është e keqe për dy arsye. Është humbje e pakthyeshme e kapacitetit dhe krijon dendrite që përfundimisht mund të shkurtojnë qelizën brenda.
Shumë njerëz mendojnë se ka një diferencë të integruar në specifikat 4.20V. Nuk ka.
Prodhuesit e qelizave e vendosin atë kufi në pikën ku degradimi bëhet i papranueshëm. Të shkosh një herë në 4.25 V është ndoshta mirë. Shkuarja atje çdo cikël do ta vrasë qelizën në disa qindra cikle në vend të disa mijëra. Duke shkuar mbi 4.30 V dhe mund të mos merrni disa qindra cikle. Kam parë qeliza të fryhen në 4.35 V pas një ngarkimi të vetëm. Varet nga qeliza.
Roli i BMS
BMS supozohet ta kapë këtë. Çdo qelizë në paketë ka telin e vet të sensit. Çipi AFE lexon të gjitha tensionet e qelizave dhe krahason me një prag. Nëse ndonjë qelizë kalon, karikimi ndalon. Mjaft e thjeshtë.
Përveçse BMS mund të dështojë. Unë kam parë borde BMS me nyje saldimi të ftohtë në lidhësit me tela sensuale. Një qelizë ndalon raportimin dhe firmware-i vendoset në zero në vend që të raportojë një defekt. Unë kam parë patate të skuqura AFE që kalojnë nga kaloritë mbi temperaturën. BQ76940 i TI është përgjithësisht i fortë, por BQ76925 më i vjetër kishte probleme me zhvendosjen e referencës së brendshme. Çipat më të lirë kinezë AFE mund të gjenden kudo.
Balancimi ka më shumë rëndësi sesa mendojnë njerëzit. Një paketë me dhjetë qeliza në seri do të ketë një farë përhapjeje në kapacitet. Një qelizë godet ngarkesën e plotë përpara të tjerave. Nëse balancimi është shumë i ngadalshëm, qeliza e lartë ulet në 4.20 V ndërsa rryma vazhdon të rrjedhë në paketë. Tensioni në atë qelizë zvarritet. Me balancimin pasiv ju kufizoheni nga sasia e nxehtësisë që mund të derdhni përmes rezistencave të rrjedhjes. Shumica e modeleve përdorin rrymë ekuilibri prej 50 mA deri në 100 mA. Nëse qelizat tuaja nuk përputhen me më shumë se disa përqind, kjo mund të mos jetë e mjaftueshme.
Balancimi aktiv lëviz ngarkesën nga qelizat e larta në qelizat e ulëta në vend që ta djegë atë. Më e shtrenjtë. Më komplekse. Ka kuptim për pako të mëdha ku shtohet energjia e humbur ose për aplikacione ku nuk mund të toleroni ndonjë përhapje kapaciteti.
Dizajni i karikuesit është gjysma tjetër e ekuacionit. Një konvertues komutues me rregullim të ngadaltë të reagimit do të tejkalojë me ngarkesë të lehtë. Kam matur karikues që nxjerrin 42,5 V kur paketa tërheq më pak se 100 mA afër fundit të karikimit. Ai gjysmë volt shtesë i shpërndarë në dhjetë qeliza është 50 mV secila. Nuk është një fatkeqësi, por shtohet me tolerancat e tjera.
Kompensimi i temperaturës në karikues ka gjithashtu rëndësi. Qelizat e litiumit duhet të ngarkohen me një tension më të ulët kur nxehen. Disa karikues rregullojnë pikën e caktuar të CV-së bazuar në një termistor. Shumica e atyre të lirë nuk e bëjnë. Një paketë e ulur në diell në 45C duke u ngarkuar në 4,20V normale për qelizë është në fakt duke u mbingarkuar.
Dy shtresa mbrojtëse janë më të mira se një. BMS shikon tensionet e qelizave. Një IC mbrojtëse dytësore mund të shikojë paketimin e tensionit dhe të shkurtojë një FET nëse diçka shkon keq. Për paketën e Ohajos që nisi gjithë këtë diskutim, asnjëra nuk ekzistonte. Ata kishin një BMS memece që bënte vetëm balancim. Asnjë mbrojtje. Klienti supozoi se karikuesi do ta trajtonte atë. Supozim i keq.
Lista kontrolluese e dizajnit
Nëse jeni duke projektuar paketa, lista e kontrollit është mjaft e shkurtër.
- Përdorni një BMS me OVP të nivelit real të celularit-.
- Vendosni pragun me një diferencë, ndoshta 4,18 V për NMC.
- Sigurohuni që balancimi mund të vazhdojë me përhapjen e qelizave tuaja.
- Kualifikoni karikuesin në të gjithë zarfin e tij të funksionimit jo vetëm në temperaturën e dhomës në stol.
- Shto një shteg mbrojtjeje dytësore nëse aplikacioni e justifikon atë.
Paketa Ohio po rindërtohet me një BMS të duhur dhe një karikues të specifikuar për LFP. Mësim i kushtueshëm. Mund të ishte më keq. Askush nuk u lëndua dhe asgjë nuk mori flakë. Jo gjithmonë kështu përfundojnë këto histori.
