Што такое перанапружанне?
У мінулы аўторак мне патэлефанаваў інтэгратар пакетаў з Агаё. У іх быў пакет LFP 14S, які вярнуўся з сонечнай устаноўкі з дзвюма ячэйкамі, якія паказвалі 3,91 В. LFP. Ніколі не павінна быць вышэй 3,65 В пры звычайным выкарыстанні. Ячэйкі выглядалі добра звонку, але калі мы ўзламалі адну, фальга катода стала карычневай па краях. Класічны ўрон ад залішняй зарадкі.
Аказалася, яны выкарыстоўвалі свінцова-кіслотную зарадную прыладу. Кліент замяніў яго, таму што арыгінал памёр. Свінцова-кіслотная зарадная прылада 48 В выдае 58,4 В. На блоку LFP 14S, які працуе да 4,17 В на клетку. Гэта не праблема для свінцовай{10}}кіслаты. Вялікая праблема для LFP.
Такія рэчы здараюцца часцей, чым людзі прызнаюць.
Перанапружанне азначае перавышэнне максімальнага намінальнага напружання зарада элемента. Колькасць залежыць ад хіміі. NMC і NCA дасягаюць 4,20 В. Некаторыя-варыянты NMC з высокай энергіяй разлічаны на 4,35 В, але гэта спецыяльныя элементы, і вам трэба ведаць, што вы з імі робіце. Хімія LFP мае столь 3,65 В. LTO складае каля 2,85 В. Гэтыя лічбы ўзяты з табліцы дадзеных пастаўшчыка клетак. Ігнаруйце іх, і ў вас будуць праблемы.
Унутраная дэградацыя клетак
Тое, што адбываецца ўнутры клеткі пры перанапружанні, не з'яўляецца складаным. Матэрыял катода хоча адмовіцца ад кіслароду, калі вы выціскаеце з яго занадта шмат літыя. Гэты кісларод рэагуе з электралітам. Тым часам металічны літый пачынае накладвацца на паверхню анода, таму што графіт не можа паглынаць іёны дастаткова хутка. Пакрыццё дрэннае па дзвюх прычынах. Гэта незваротная страта ёмістасці, і яна стварае дендрыты, якія ў канчатковым выніку могуць закаркаціць клетку ўнутры.
Многія людзі думаюць, што ў спецыфікацыі 4,20 В ёсць запас. Няма.
Вытворцы клетак усталёўваюць гэтую мяжу ў кропцы, дзе пагаршэнне становіцца недапушчальным. Пераход да 4,25 В адзін раз, верагодна, нармальна. Пераход туды кожны цыкл заб'е клетку за некалькі сотняў цыклаў замест некалькіх тысяч. Пры перавышэнні 4,30 В вы можаце не атрымаць некалькі сотняў цыклаў. Я бачыў, як клеткі набракаюць пры напрузе 4,35 В пасля адной зарадкі. Залежыць ад клеткі.
Роля BMS
BMS павінен злавіць гэта. Кожная клетка ў зграі атрымлівае свой сэнсарны провад. Мікрасхема AFE счытвае ўсе напружання ячэйкі і параўноўвае іх з парогам. Калі якая-небудзь ячэйка перагружаецца, зарадка спыняецца. Даволі проста.
За выключэннем таго, што BMS можа выйсці з ладу. Я бачыў платы BMS з злучэннямі халоднай пайкі на раздымах сэнсарных правадоў. Адна ячэйка спыняе справаздачу, і ўбудаванае праграмнае забеспячэнне па змаўчанні абнуляецца, а не адзначае памылку. Я бачыў мікрасхемы AFE, якія адыходзяць ад тэмпературы. BQ76940 TI, як правіла, трывалы, але ў старэйшага BQ76925 былі праблемы з унутраным зрухам эталонных сігналаў. Больш танныя кітайскія чыпы AFE могуць быць паўсюль.
Балансаванне мае большае значэнне, чым людзі думаюць. Пакет з дзесяццю серыямі вочак будзе мець некаторую розніцу ў ёмістасці. Адна клетка цалкам зараджаецца раней за іншыя. Калі балансаванне адбываецца занадта павольна, высокая ячэйка знаходзіцца на ўзроўні 4,20 В, у той час як ток працягвае цячы ў блок. Напружанне на гэтай ячэйцы паўзе ўверх. Пры пасіўнай балансіроўцы вы абмежаваныя тым, колькі цяпла вы можаце перадаць праз рэзістары адводу. Большасць канструкцый працуе з балансавым токам ад 50 мА да 100 мА. Калі вашы клеткі не супадаюць больш чым на некалькі працэнтаў, гэтага можа быць недастаткова.
Актыўная балансіроўка перамяшчае зарад з высокіх клетак у нізкія, а не спальвае яго. Даражэй. Больш складаны. Гэта мае сэнс для вялікіх пакетаў, дзе марнаванне энергіі назапашваецца, або для прыкладанняў, дзе вы не можаце цярпець любое распаўсюджванне магутнасці.
Дызайн зараднай прылады - другая палова ўраўнення. Імпульсны пераўтваральнік з нядбайным рэгуляваннем зваротнай сувязі будзе перавышаць пры невялікай нагрузцы. Я вымяраў зарадныя прылады, якія выдаюць 42,5 В, калі пакет спажывае менш за 100 мА ў канцы зарадкі. Гэтыя дадатковыя паловы вольта, размеркаваныя па дзесяці элементах, складаюць 50 мВ кожная. Не катастрофа, але гэта дадае з іншымі допускамі.
Тэмпературная кампенсацыя ў зараднай прыладзе таксама мае значэнне. У гарачым стане літыевыя элементы павінны зараджацца да больш нізкага напружання. Некаторыя зарадныя прылады рэгулююць усталяванае значэнне CV на аснове тэрмістара. У большасці танных няма. Пакет, які стаіць на сонцы пры тэмпературы 45C і зараджаецца да звычайных 4,20 В на клетку, фактычна перазараджаецца.
Два пласта абароны лепш, чым адзін. BMS сочыць за напругай ячэйкі. Мікрасхема другаснай абароны можа назіраць за напругай пакета і адключаць FET, калі нешта пойдзе не так. Для зграі Агаё, якая пачала ўсю гэтую дыскусію, ні таго, ні іншага не існавала. У іх была тупая BMS, якая рабіла толькі балансаванне. Няма абароны. Кліент меркаваў, што з гэтым справіцца зарадная прылада. Дрэнная здагадка.
Кантрольны спіс дызайну
Калі вы распрацоўваеце пакеты, кантрольны спіс даволі кароткі.
- Выкарыстоўвайце BMS з OVP-узроўню рэальнай ячэйкі.
- Усталюйце парог з некаторым запасам, магчыма, 4,18 В для NMC.
- Пераканайцеся, што балансаванне можа ісці ў нагу з вашым распаўсюджваннем клетак.
- Правярайце зарадную прыладу ў працоўным дыяпазоне не толькі пры пакаёвай тэмпературы на лаўцы.
- Дадайце другасны шлях абароны, калі прымяненне гэтага апраўдвае.
Пакет Ohio перабудоўваецца з адпаведнай BMS і зараднай прыладай, спецыфікаванай для LFP. Дарагі ўрок. Магло быць і горш. Ніхто не пацярпеў і нічога не загарэлася. Не заўсёды так заканчваюцца гэтыя гісторыі.
