Hvað er ofspenna?
Fékk símtal frá pakkasamþættara í Ohio síðasta þriðjudag. Þeir voru með 14S LFP pakka sem kom til baka frá sólaruppsetningu með tveimur frumum sem lesa 3,91V. LFP. Ætti aldrei að sjá neitt yfir 3,65V við venjulega notkun. Frumarnir litu vel út að utan en þegar við sprungum eina upp var bakskautsþynnan orðin brún á brúnunum. Klassískt ofhleðsluskemmdir.
Í ljós kom að þeir voru að nota blý-sýruhleðslutæki. Viðskiptavinur skipti því inn vegna þess að frumritið dó. Blý-sýru 48V hleðslutæki setur út 58,4V flot. Á 14S LFP pakka sem virkar upp í 4,17V á hverja frumu. Ekki vandamál fyrir blý-sýru. Stórt vandamál fyrir LFP.
Svona hlutur gerist meira en fólk viðurkennir.
Ofspenna þýðir að ýta frumu framhjá hámarkshleðsluspennu sinni. Fjöldinn fer eftir efnafræði. NMC og NCA toppa á 4,20V. Sumar -háorku NMC afbrigði eru metnar til 4,35V en þetta eru sérfrumur og þú þarft að vita hvað þú ert að gera með þeim. LFP efnafræði hefur 3,65V loft. LTO er um 2,85V. Þessar tölur koma úr gagnablaði frumveitanda. Hunsa þá og þú munt eiga í vandræðum.
Innri niðurbrot frumna
Það sem gerist inni í frumunni við yfirspennu er ekki flókið. Bakskautsefnið vill gefa frá sér súrefni þegar þú þvingar of mikið af litíum út úr því. Það súrefni hvarfast við raflausnina. Á meðan byrjar litíum málmur að húða út á rafskautsyfirborðinu vegna þess að grafítið getur ekki tekið upp jónir nógu hratt. Húðunin er slæm af tveimur ástæðum. Það er óafturkræft afkastagetu tap og það skapar dendrites sem geta að lokum stutt frumuna innvortis.
Margir halda að það sé framlegð innbyggð í 4.20V forskriftina. Það er ekki til.
Frumuframleiðendur setja þessi mörk á þeim stað þar sem niðurbrot verður óviðunandi. Að fara í 4.25V einu sinni er líklega í lagi. Að fara þangað í hverri lotu mun drepa frumuna í nokkur hundruð lotum í stað nokkurra þúsunda. Farið yfir 4,30V og þú gætir ekki fengið nokkur hundruð lotur. Ég hef séð frumur bólgna upp við 4,35V eftir eina hleðslu. Fer eftir frumunni.
Hlutverk BMS
BMS á að ná þessu. Sérhver fruma í pakkanum fær sinn eigin skynþráð. AFE flísinn les allar frumuspennur og ber saman við þröskuld. Ef einhver klefi fer yfir hættir hleðsla. Frekar einfalt.
Nema BMS getur bilað. Ég hef séð BMS töflur með köldu lóðmálmi á skynvírstengunum. Einn klefi hættir að tilkynna og vélbúnaðinn er sjálfgefið núll í stað þess að flagga villu. Ég hef séð AFE flögur sem reka út úr cal yfir hitastigi. BQ76940 frá TI er almennt traustur en eldri BQ76925 átti í vandræðum með innri tilvísunarfærslu. Ódýrari kínverskar AFE flögur geta verið út um allt.
Jafnvægi skiptir meira máli en fólk heldur. Pakki með tíu frumum í röð mun hafa nokkra dreifingu í getu. Einn klefi nær fullri hleðslu á undan hinum. Ef jafnvægi er of hægt situr háa klefinn við 4,20V á meðan straumur heldur áfram að flæða inn í pakkann. Spennan á þeirri frumu læðist upp. Með óvirku jafnvægi takmarkast þú af því hversu miklum hita þú getur losað í gegnum blæðingarviðnámið. Flestar hönnun keyra 50mA til 100mA jafnvægisstraum. Ef frumurnar þínar eru missamar um meira en nokkur prósent gæti það ekki verið nóg.
Virk jafnvægi flytur hleðslu frá háum frumum í lágar frumur í stað þess að brenna hana af. Dýrari. Flóknara. Það er skynsamlegt fyrir stórar pakkningar þar sem sóun orkan eykst eða fyrir forrit þar sem þú getur ekki þolað neina afkastagetu.
Hönnun hleðslutækis er hinn helmingurinn af jöfnunni. Rofibreytir með slökri endurgjöfarstjórnun mun fara fram úr við létt álag. Ég hef mælt hleðslutæki sem gefa út 42,5V þegar pakkinn dregur minna en 100mA nálægt hleðslulokum. Þessi auka hálfvolta sem dreift er yfir tíu frumur er 50mV hver. Ekki hörmung en það bætist við önnur þolmörk.
Hitajöfnun í hleðslutækinu skiptir líka máli. Lithium frumur ættu að hlaða sig niður í lægri spennu þegar þær eru heitar. Sum hleðslutæki stilla CV setpoint út frá hitamæli. Flestir ódýrir gera það ekki. Pakki sem situr í sólinni við 45C og hleðst upp í venjulega 4,20V á hverja frumu er í raun ofhlaðin.
Tvö verndarlög eru betri en eitt. BMS fylgist með frumuspennum. Önnur verndarkerfi getur horft á pakkaspennu og skorið FET ef eitthvað fer úrskeiðis. Fyrir Ohio-pakkann sem hóf alla þessa umræðu, var hvorugt til. Þeir voru með heimsk BMS sem gerði aðeins jafnvægi. Engin vörn. Viðskiptavinur gerði ráð fyrir að hleðslutækið myndi höndla það. Slæm tilgáta.
Hönnunargátlisti
Ef þú ert að hanna pakka er gátlistinn frekar stuttur.
- Notaðu BMS með raunverulegu frumu-stigi OVP.
- Stilltu þröskuldinn með smá framlegð, kannski 4.18V fyrir NMC.
- Gakktu úr skugga um að jafnvægi geti haldið í við frumudreifingu þína.
- Gerðu hleðslutækið hæft yfir rekstrarumslagið, ekki bara við stofuhita á bekknum.
- Bættu við annarri verndarleið ef forritið réttlætir það.
Ohio pakkinn er að verða endurbyggður með réttu BMS og hleðslutæki sem sérsniðið er fyrir LFP. Dýr kennslustund. Hefði getað verið verri. Enginn slasaðist og ekkert kviknaði í. Þannig enda þessar sögur ekki alltaf.
