Што такое перагрузка па току?

Перагрузка па току азначае, што акумулятар павінен выдаваць або прымаць большы ток, чым ён быў створаны. Усё проста. Камера награваецца, хімія напружваецца, і ўсё ідзе ўбок, калі ніхто не ўмешваецца.

Я бачу гэтую праблему пастаянна ў палявых вяртаннях. Пакеты вяртаюцца з абпаленымі слядамі, расплаўленымі ўкладкамі, клеткамі, якія выглядаюць добра звонку, але памерлі ўнутры. У дзевяці выпадках з дзесяці хтосьці падаў занадта моцны ток або абарона адмовіла.

Літыевыя элементы маюць жорсткія абмежаванні. Ячэйка, разлічаная на 10 А бесперапынна, вытрымае 10 А ўвесь дзень пры пакаёвай тэмпературы. Націсніце яго да 15А, і ўнутраная тэмпература падымецца. Падштурхніце яго да 30 А, і ў вас ёсць, магчыма, некалькі секунд, перш чым нешта саступіць.

Выпрацоўка цяпла ў літыевай ячэйцы ідзе за I²R. Унутраны супраціў звычайнага 18650 складае каля 15-30 мОм у залежнасці ад элемента і яго ўзросту. Правядзіце лічбы на ячэйцы 25 мОм.

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

Гэтым 40 Вт няма куды падзецца ў сталёвай бляшанцы. Тэмпература клетак скача. Электраліт пачынае распадацца пры тэмпературы 80 градусаў. Вышэй за 130 градусаў сепаратар можа выйсці з ладу. Пасля гэтага цеплавой ўцёкі становіцца рэальнай магчымасцю.

Перагрузка па току зарадкі прытрымліваецца той жа фізікі, але з дадатковай праблемай. Літыевае пакрыццё. Занадта высокі ток штуршковага зарада, і металічны літый адкладаецца на паверхні анода, а не ўкладваецца належным чынам. Гэта пакрыццё - гэта пастаянная страта здольнасці. Гэта таксама стварае рызыку адукацыі дендрытаў.

Overcurrent

Знешнія шортыздараецца больш, чым хочуць прызнаць вытворцы. Аслаблены шруба ў корпусе. Пашкоджаны дрот трэцца аб раму. Трапленне вады стварае токаправодны шлях. Я працаваў над адкліканнем, дзе раз'ём пакета меў недахоп у канструкцыі, які дазваляў плюсаваму кантакту кантактаваць з зазямленнем корпуса падчас устаўкі. Тысячы пачак разышліся, перш чым хто-небудзь злавіў.

Памылкі загрузкіпастаянна адлюстроўвацца ў праграмах электраінструментаў. Матавыя рухавікі спыняюцца пры току ў 6-8 разоў. Бесщеточный з кантролем FOC лепш спраўляецца з стойламі, але па-ранейшаму моцна ўсплёсквае. Акумулятар бачыць гэты ўсплёск незалежна ад таго, робіць што-небудзь з гэтым кантролер рухавіка ці не.

Праблемы з зараднай прыладаймаюць тэндэнцыю быць тонкімі. Зарадная прылада, прызначаная для пакета 4S, падключанага да пакета 3S. Абмежаванні напружання ўсё яшчэ могуць працаваць, але бягучы профіль няправільны. Або лінія адчування зараднай прылады абрываецца, і зарадная прылада проста дае поўны ток, пакуль нешта не спрацуе.

Несупадзенне клетаку серыйных пакетах падступны. Чатыры ячэйкі ў серыі, тры з іх на 3000 мАг, адна з іх на самай справе 2700 мАг, таму што яна ляжала ў гарачым складзе на працягу шасці месяцаў. Гэтая слабая клетка першай цалкам зараджаецца. Астатнія трое працягваюць націскаць. Гэтая слабая клетка перазараджаецца, выпрацоўвае газ, награваецца, і зараз у адной ячэйцы ўзнікае лакальная перагрузка па току, у той час як напружанне пакета выглядае нармальна.

Непасрэдным наступствам з'яўляецца спякота. Устойлівая перагрузка па току пры 2-кратным намінале падштурхне большасць элементаў за 60 градусаў на працягу некалькіх хвілін. Клетка, верагодна, выжывае, але жыццё цыклу церпіць удар.

Паўторныя падзеі перагрузкі па току ствараюць сукупны ўрон. Пласт SEI на анодзе патаўшчаецца. Унутраны супраціў нарастае. Ёмістасць згасае. Элемент, які пачынаўся з 3000 мАг і 20 мОм, можа быць 2400 мАг і 35 мОм пасля 200 цыклаў злоўжыванняў. Пры правільным выкарыстанні ён зрабіў бы 800 цыклаў.

Сур'ёзная перагрузка па току-ўмовы кароткага замыкання-могуць разарваць клетку за секунды. Ток дасягае свайго піку пры тым, чым яго абмяжоўвае ўнутранае супраціўленне клеткі. Поўнасцю зараджаны высокі-разрад 18650 у цвёрдае кароткае замыканне можа мець імгненны ток 200-300 А. Зварныя швы часта з'яўляюцца першай кропкай адмовы. Калі язычкі трымаюцца, рулет з жэле награваецца так хутка, што вентыляцыя адбываецца на працягу некалькіх секунд.

Я бачыў клеткі, якія так моцна вентылявалі, што станоўчы каўпачок запускаўся па лабараторыі. Пры тэставанні рэакцыі на кароткае замыканне ахоўныя акуляры не абавязковыя.

Overcurrent

Добрая канструкцыя ўпакоўкі выкарыстоўвае некалькі механізмаў абароны. Ніякая асобная прылада не спраўляецца з кожным рэжымам адмовы.

PTCсядзець ўнутры большасці цыліндрычных вочак ад вядомых вытворцаў. Яны спрацоўваюць у залежнасці ад тэмпературы, а не непасрэдна ад току. PTC можа быць разлічаны на вытрымку 7A і адключэнне пры 15A, але механізм адключэння цеплавы. Час водгуку павольны-ад сотняў мілісекунд да секунд. PTC не ўратуюць ад жорсткага шорту. Яны спраўляюцца з умеранай перагрузкай па току і даюць пакету час астыць.

Засцерагальнікіудар адзін раз і застацца падарваным. Пакетныя засцерагальнікі-ўзроўню маюць памер, які перавышае нармальны працоўны ток з запасам на кідкі току і пераходныя працэсы. У бесперапыннай батарэі на 10 А можа выкарыстоўвацца хуткаперагараючы-засцерагальнік на 15 А. Засцерагальнік ліквідуе жорсткае замыканне хутчэй, чым PTC, звычайна менш за 100 мс пры высокіх токах замыкання. Але гэта таксама забівае зграю назаўжды. Прэтэнзіі па гарантыі ідуць.

ІС аховыкантраляваць ток праз адчувальны рэзістар. Агульныя дэталі ад Seiko, TI і іншых забяспечваюць парогі перагрузкі па току, якія можна запраграмаваць праз знешнія рэзістары або жорстка закадзіраваць унутры. Звычайна затрымкі выяўлення складаюць 8-24 мс. Выяўленне кароткага замыкання адбываецца хутчэй, часта менш за 500 мкс. IC кіруе знешнімі палявымі транзісторамі для адключэння блока.

Значэнне сэнсарнага рэзістара мае значэнне. Сэнсарны рэзістар 5 мОм забяспечвае лепшае раздзяленне, але зніжае большае напружанне і рассейвае большую магутнасць пры вялікіх токах. Рэзістар 2 мОм марнуе менш энергіі, але патрабуе больш адчувальнага пярэдняга канца. Большасць спажывецкіх пакетаў выкарыстоўваюць 3-10 мОм у залежнасці ад бягучага класа.

BMSу вялікіх пачках дадае інтэлекту. Актыўнае абмежаванне току, а не проста адключэнне/не-адключэнне. Тэмпературна{3}}кампенсаваныя парогі. Запіс падзей для дыягностыкі. Добрая BMS зніжае межы перагрузкі па току па меры павышэння тэмпературы ячэйкі, падтрымліваючы ячэйкі ў іх бяспечным працоўным акне нават пры дынамічных нагрузках.

CIDунутраныя клеткі забяспечваюць-апошнюю механічную абарону. Прылада перапынення току актывуецца пры павышэнні ўнутранага ціску. Да моманту спрацоўвання CID клетка ўжо адчула значны стрэс. Актывацыя CID звычайна азначае, што клетка з'яўляецца ломам.

Рэйтынгі ў табліцы дадзеных прадугледжваюць пэўныя ўмовы. Samsung 30Q з разлікам на бесперапынны ток 15 А мяркуе тэмпературу навакольнага асяроддзя 25 градусаў і дастатковае астуджэнне. Устаўце гэтую ячэйку ў ізаляваны корпус пры тэмпературы навакольнага асяроддзя 35 градусаў, і 15 А перавысіць бяспечную тэмпературу.

Ацэнкі пульса выглядаюць прывабна, але пастаўляюцца з прымацаванымі радкамі. Ячэйка можа патрабаваць 30 А на працягу 10 секунд, але гэта прадугледжвае, што ячэйка пачала працаваць пры тэмпературы 25 градусаў і мае час астыць да наступнага імпульсу. Назад--імпульсы без часу аднаўлення назапашваюць цяпло гэтак жа, як бесперапынны ток.

Хуткасці зарадкі часта больш кансерватыўныя, чым хуткасці разрадкі. Элемент, які вытрымлівае разрад 20 А, можа вытрымаць зарад толькі 4 А. Прычынай з'яўляецца рызыка літыевага пакрыцця. Некаторыя новыя ячэйкі з крэмніевымі-анодамі яшчэ больш адчувальныя да хуткасці зарада.

Узрост клеткі мяняе ўсё. Новая ячэйка з унутраным супраціўленнем 20 мОм спраўляецца з токам 20 А лепш, чым ячэйка -гадовай даўніны пры 30 мОм. Абарона пакета павінна ўлічваць --стойкасць да канца жыцця, а не толькі новыя характарыстыкі клетак.

Кожная канструкцыя пакета патрабуе праверкі перагрузкі па току. Тэставое абсталяванне мае значэнне.

Электронныя нагрузкі павінны зніжаць ток хутчэй, чым спрацоўвае абарона. Мікрасхема абароны з затрымкай выяўлення 10 мс патрабуе нагрузкі, якая дасягае мэтавага току менш чым за 1 мс. Павольнае павелічэнне нагрузкі-дазваляе абароне спрацаваць раней і выклікае ілжывую ўпэўненасць.

Для бягучага вымярэння патрабуецца прапускная здольнасць. Сэнсарны рэзістар 10 мОм пры току 100 А дае сігнал 1 В. Для ўлоўлівання фактычнага піка патрабуецца прапускная здольнасць не менш за 10 кГц, лепш больш. Датчыкі прыцэла з належным зазямленнем пазбягаюць праблем з шумам, якія даюць смеццевыя дадзеныя.

Выпрабаванне тэмпературы ўлоўлівае канструктыўныя праблемы, якія прапускае тэставанне пакаёвай тэмпературы. Парогі абароны IC змяняюцца з тэмпературай. FET Rds(on) павялічваецца пры высокай тэмпературы, дадаючы падзенне напружання. Сэнсарны рэзістар TCR мае значэнне, калі рэзістар награваецца ад праходжання току замыкання. Выпрабуйце пры мінімуме -20 градусаў, +25 градусаў і +55 градусаў.

Тэставая матрыца становіцца вялікай. Перагрузка па току зарада, перагрузка па току разраду, кароткае замыканне. Кожны пры трох тэмпературах. Кожны на некалькіх узроўнях SOC, таму што супраціў ячэйкі змяняецца ў залежнасці ад стану зарада. Памножце на памер выбаркі для статыстычнай упэўненасці. Дбайная праверка праходзіць сотні тэстаў.

Overcurrent

UL 2054ахоплівае партатыўныя акумулятары для рынкаў Паўночнай Амерыкі. Тэставанне кароткага замыкання прымяняе кароткае замыканне на 10 секунд. Пакет не павінен загарэцца або выбухнуць. Тэмпература кантралюецца, але ніякіх канкрэтных абмежаванняў не называецца. Гэта мінімальная планка.

IEC 62133-2прымяняецца на міжнародным узроўні. Пры вонкавым тэсціраванні кароткага замыкання выкарыстоўваецца агульнае супраціўленне ланцуга менш за 100 мОм, якое падтрымліваецца на працягу адной гадзіны або пакуль тэмпература не стабілізуецца. Больш строгі, чым UL 2054 па працягласці.

ААН 38.3рэгулюе суднаходства. Тэст 5 патрабуе кароткага замыкання менш чым на 0,1 Ом. Элементы або батарэі не павінны разбірацца або загарацца. Гэта мае значэнне, таму што адмова ад UN 38.3 азначае, што ваш прадукт не можа транспартавацца законна.

SAE J2464ахоплівае прыкладання EV з больш жорсткімі патрабаваннямі. Супраціў кароткага замыкання падае да 5 мОм, а цеплавыя/механічныя крытэрыі больш канкрэтныя.

Праходжанне гэтых тэстаў не азначае, што канструкцыя абароны добрая. Гэта азначае, што дызайн абароны адпавядае сертыфікацыі. Злоўжыванне ў-рэальным свеце можа перавышаць умовы тэставання.

Калібр дроту пастаянна павялічваецца. Нізкі провад дадае супраціў і стварае цяпло ў месцах злучэнняў. Сам провад можа вытрымліваць ток, але абціснутыя клемы або паяныя злучэнні становяцца гарачымі кропкамі. Пакеты, вернутыя з-за "няспраўнасці акумулятара", часта паказваюць спаленыя клемы правадоў, у той час як элементы ў парадку.

Выбар раздыма - яшчэ адно слабае месца. Як мяркуецца, раздымы XT60 разлічаны на бесперапынны ток 60 А. Гэты рэйтынг мяркуе ідэальныя абцісканні і чыстыя кантакты. На практыцы зніжана на 30-40% для надзейнасці. Anderson Powerpoles маюць падобныя меркаванні.

Патрабуецца ўвага зварцы язычкоў на клетках. Добры зварной шво мае нізкі супраціў і механічную трываласць. Халодная зварка выглядае нармальна, але не паддаецца ўздзеянню вібрацыі або тэрмічнага цыклу. Згарэлы шво пашкодзіў балончык і ўтварыў слабае месца. Графікі зваркі патрабуюць пацверджання з дапамогай выпрабаванняў на выцягванне і вымярэння супраціву.

Тэрмакіраванне звязана з магчымасцю перагрузкі па току. Пакет з актыўным астуджэннем можа вытрымліваць больш высокія токі, чым герметычны пакет без патоку паветра. Некаторыя канструкцыі выкарыстоўваюць тэрмістары на элементах, каб выклікаць зніжэнне току, перш чым тэмпература стане крытычнай.

Перагрузка па току забівае літыевыя батарэі. Часам хутка, часам павольна, але заўсёды шкодна. Цяперашнія абмежаванні існуюць па прычынах, звязаных з фізікай і хіміяй, а не з адвольным кансерватызмам.

Добрая абарона патрабуе некалькіх слаёў, таму што кожны тып абароны мае недахопы. PTC працуюць павольна. Засцерагальнікі адна-. ІС залежаць ад дакладнасці пачуццяў. BMS павялічвае кошт і складанасць. CID азначае, што клетка ўжо пашкоджана.

Тэставанне павінна адлюстроўваць рэальныя ўмовы выкарыстання і сцэнарыі злоўжыванняў. Праходжанне сертыфікацыйных выпрабаванняў неабходна, але недастаткова.

Выбар дызайну ўпакоўкі-провад, раздымы, тэрмічныя элементы, палі-вызначаюць, ці сапраўды абарона абараняе, ці проста добра выглядае на паперы.

Ячэйкі, якім я давяраю, паходзяць ад вытворцаў з нязменнай якасцю і апублікаванымі дадзенымі. Пакеты, якім я давяраю, выкарыстоўваюць ахоўныя схемы ад аўтарытэтных вытворцаў з належным дызайнам прыкладанняў. Да ўсяго астатняга ставяцца з асцярогай, пакуль не будзе даказана адваротнае.