რა არის გადაჭარბებული დენი?

ჭარბი დენი ნიშნავს, რომ ბატარეას სთხოვენ მიაწოდოს ან მიიღოს მეტი დენი, ვიდრე ეს იყო შექმნილი. მარტივი როგორც ეს. უჯრედი თბება, ქიმია სტრესს განიცდის და ყველაფერი გვერდით მიდის, თუ არავინ შეაბიჯებს.

მე ამ პრობლემას მუდმივად ვხედავ საველე დაბრუნებებში. პაკეტები ბრუნდება დამწვარი კვალით, დამდნარი ჩანართებით, უჯრედებით, რომლებიც კარგად გამოიყურება გარედან, მაგრამ ზომავს შინაგანად მკვდარს. ათიდან ცხრაჯერ ვიღაცამ ძალიან ბევრი დენი ამოიღო ან დაცვა ვერ მოხერხდა.

ლითიუმის უჯრედებს აქვთ მკაცრი საზღვრები. უწყვეტი 10A-სთვის შეფასებული უჯრედი მოითმენს 10A-ს მთელი დღის განმავლობაში ოთახის ტემპერატურაზე. დააყენეთ იგი 15A-მდე და შიდა ტემპერატურა ადის. დააწექით 30A-მდე და გაქვთ შესაძლოა წამები, სანამ რამე გასცემს.

ლითიუმის უჯრედში სითბოს წარმოქმნა მიჰყვება I²R-ს. შიდა წინააღმდეგობა ტიპიურ 18650-ზე ზის დაახლოებით 15-30mΩ უჯრედისა და მისი ასაკის მიხედვით. გაუშვით ნომრები 25mΩ უჯრედზე.

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

ამ 40 ვტ-ს არსად აქვს ჩასასვლელი ფოლადის ქილაში. უჯრედის ტემპერატურა მატულობს. ელექტროლიტი იწყებს დაშლას დაახლოებით 80 გრადუსით. 130 გრადუსზე მაღლა, გამყოფი შეიძლება ჩავარდეს. ამის შემდეგ თერმული გაქცევა რეალური შესაძლებლობა ხდება.

ჭარბი დენის დატენვა იგივე ფიზიკას მიჰყვება, მაგრამ დამატებითი პრობლემით. ლითიუმის მოოქროვილი. დააწექით დამტენის დენი ძალიან მაღლა და ლითიუმის ლითონის დეპოზიტები ანოდის ზედაპირზე სათანადო ჩარევის ნაცვლად. ეს მოპირკეთება არის მუდმივი სიმძლავრის დაკარგვა. ის ასევე ქმნის დენდრიტების წარმოქმნის რისკს.

Overcurrent

გარე შორტებიხდება იმაზე მეტი, ვიდრე მწარმოებლებს სურთ აღიარონ. ფხვიერი ხრახნი შიგთავსში. დაზიანებული მავთული ერევა ჩარჩოს. წყლის შეღწევა ქმნის გამტარ გზას. მე ვიმუშავე გახსენებაზე, სადაც პაკეტის კონექტორს ჰქონდა დიზაინის ხარვეზი, რომელიც საშუალებას აძლევს პოზიტიურ პინს დაუკავშირდეს დანართის მიწას ჩასმის დროს. ათასობით შეკვრა გავიდა, სანამ ვინმე დაიჭერდა.

ჩატვირთვის ხარვეზებიმუდმივად გამოჩნდება ელექტრო ხელსაწყოების პროგრამებში. დავარცხნილი ძრავები ჩერდება 6-8x გაშვებულ დენზე. ფუნჯის გარეშე FOC კონტროლით უკეთ ამუშავებს სადგომს, მაგრამ მაინც ძლიერად იწევს. ბატარეა ხედავს ამ მწვერვალს, აკეთებს თუ არა ძრავის კონტროლერი რაიმეს ამის შესახებ.

დამტენის პრობლემებიმიდრეკილება იყოს დახვეწილი. დამტენი განკუთვნილია 4S პაკეტისთვის, რომელიც ჩართულია 3S პაკეტში. ძაბვის შეზღუდვები შეიძლება კვლავ იმუშაოს, მაგრამ მიმდინარე პროფილი არასწორია. ან დამტენის სენსორული ხაზი წყდება და დამტენი უბრალოდ უბიძგებს სრულ დენს, სანამ რამე არ გაქრება.

უჯრედების შეუსაბამობასერიულ პაკეტებში მზაკვრულია. ოთხი უჯრედი სერიით, სამი მათგანი 3000 mAh, ერთი მათგანი რეალურად 2700 mAh, რადგან ცხელ საწყობში იჯდა ექვსი თვის განმავლობაში. ეს სუსტი უჯრედი ჯერ სრულ დამუხტვას ურტყამს. დანარჩენი სამი აგრძელებს ბიძგს. ეს სუსტი უჯრედი ზედმეტად იტენება, წარმოქმნის გაზს, თბება და ახლა თქვენ გაქვთ ადგილობრივი გადაჭარბებული დენის მდგომარეობა, რომელიც ხდება ერთ უჯრედში, ხოლო პაკეტის ძაბვა კარგად გამოიყურება.

უშუალო შედეგი არის სიცხე. 2x რეიტინგის მდგრადი ჭარბი დენი რამდენიმე წუთში გადააყენებს უჯრედების უმეტესობას 60 გრადუსს. უჯრედი გადარჩება, ალბათ, მაგრამ ციკლური ცხოვრება დარტყმას იღებს.

განმეორებითი გადაჭარბებული მოვლენები ქმნის კუმულატიურ ზიანს. ანოდზე SEI ფენა სქელდება. შიდა წინააღმდეგობა იზრდება. ტევადობა ქრება. უჯრედი, რომელიც დაიწყო 3000 mAh და 20mΩ, შეიძლება იყოს 2400mAh და 35mΩ 200 შეურაცხმყოფელი ციკლის შემდეგ. სათანადო გამოყენების შემთხვევაში ის 800 ციკლს შეასრულებდა.

ძლიერმა გადაჭარბებულმა-მოკლე ჩართვის პირობებში-შეიძლება უჯრედის დასრულება წამებში. დენი აღწევს მაქსიმუმს, სადაც უჯრედის შიდა წინააღმდეგობა ზღუდავს მას. სრულად დამუხტული მაღალი-დრენაჟი 18650 მყარ შორტში ხედავს 200-300A მყისიერ დენს. ჩანართების შედუღება ხშირად პირველი მარცხის წერტილია. თუ ჩანართები გამართულია, ჟელე რულონი ისე სწრაფად თბება, რომ გამონაბოლქვი წამებში ხდება.

მე მინახავს უჯრედები, რომლებმაც ასე ძლიერად ამოიღეს დადებითი ქუდი ლაბორატორიაში. მოკლე ჩართვის პასუხის ტესტირებისას უსაფრთხოების სათვალეები არ არის არჩევითი.

Overcurrent

კარგი შეფუთვის დიზაინი იყენებს დაცვის მრავალ მექანიზმს. არცერთი მოწყობილობა არ უმკლავდება ყველა მარცხის რეჟიმს.

PTC-ებიიჯდეს ყველაზე ცილინდრული უჯრედების შიგნით ცნობილი მწარმოებლებისგან. ისინი მოძრაობენ ტემპერატურის მიხედვით და არა უშუალოდ მიმდინარე. PTC შეიძლება შეფასდეს იმისთვის, რომ დაიჭიროს 7A და იმოქმედოს 15A-ზე, მაგრამ მოგზაურობის მექანიზმი არის თერმული. რეაგირების დრო ნელია-ასობით მილიწამიდან წამამდე. PTC-ები არ გიშველის მძიმე შორიდან. ისინი უმკლავდებიან ზომიერ ჭარბ დენს და აძლევენ შეფუთვას გაციების დროს.

ფუჟებიააფეთქე ერთხელ და დარჩი აფეთქებული. პაკეტის-დონის საფუვრები ზომით აღემატება ნორმალურ ოპერაციულ დენს. 10A უწყვეტ პაკეტში შეიძლება გამოიყენოს 15A სწრაფი-დამბერი დაუკრავენ. დაუკრავენ უფრო სწრაფად ასუფთავებენ მყარ მოკლე ნაწილს, ვიდრე PTC, როგორც წესი, 100 ms-ზე ნაკლები დეფექტის მაღალი დენებისაგან. მაგრამ ის ასევე კლავს შეფუთვას სამუდამოდ. გარანტიის პრეტენზიები მოჰყვება.

დამცავი IC-ებიდენის მონიტორინგი სენსორული რეზისტორის საშუალებით. Seiko-ს, TI-ს და სხვათა საერთო ნაწილები უზრუნველყოფენ გადაჭარბებული დენის ზღურბლებს, რომლებიც პროგრამირებადია გარე რეზისტორების საშუალებით ან შიდა კოდირებულად. გამოვლენის შეფერხებები ჩვეულებრივ 8-24 ms. მოკლე ჩართვის გამოვლენა უფრო სწრაფია, ხშირად 500μs-ზე ნაკლები. IC ამოძრავებს გარე FET-ებს პაკეტის გათიშვისთვის.

მნიშვნელობა აქვს რეზისტორების მნიშვნელობას. 5mΩ სენსორული რეზისტორი იძლევა უკეთეს გარჩევადობას, მაგრამ ამცირებს მეტ ძაბვას და ანაწილებს მეტ ენერგიას მაღალი დენის დროს. 2mΩ რეზისტორი ხარჯავს ნაკლებ ენერგიას, მაგრამ სჭირდება უფრო მგრძნობიარე წინა ნაწილი. სამომხმარებლო პაკეტების უმეტესობა იყენებს 3-10mΩ, მიმდინარე კლასის მიხედვით.

BMSუფრო დიდ პაკეტებში მატებს ინტელექტს. აქტიური დენის შეზღუდვა, ვიდრე უბრალოდ მგზავრობა/არ-მგზავრობა. ტემპერატურის-კომპენსირებული ზღვრები. მოვლენების აღრიცხვა დიაგნოსტიკისთვის. კარგი BMS ამცირებს ჭარბი დენის ლიმიტებს უჯრედის ტემპერატურის მატებასთან ერთად, ინარჩუნებს უჯრედებს უსაფრთხო ოპერაციულ ფანჯარაში დინამიური დატვირთვის პირობებშიც კი.

CID-ებიუჯრედების შიგნით უზრუნველყოფს ბოლო-მექანიკურ დაცვას. მიმდინარე შეფერხების მოწყობილობა აქტიურდება შიდა წნევის მომატებისას. იმ დროისთვის, როდესაც CID მოგზაურობს, უჯრედმა უკვე განიცადა მნიშვნელოვანი სტრესი. CID გააქტიურება ჩვეულებრივ ნიშნავს, რომ უჯრედი არის ჯართი.

მონაცემთა ცხრილების რეიტინგები ითვალისწინებს კონკრეტულ პირობებს. Samsung 30Q, რომელიც შეფასებულია 15A უწყვეტად, ითვალისწინებს 25 გრადუსიან გარემოს და ადექვატურ გაგრილებას. მიამაგრეთ ეს უჯრედი იზოლირებულ შიგთავსში 35 გრადუს ატმოსფეროზე და 15A-ზე გადააყენებს მას უსაფრთხო ტემპერატურას.

პულსის რეიტინგები გამოიყურება მიმზიდველად, მაგრამ გააჩნია სიმები. უჯრედმა შეიძლება მოითხოვოს 30A 10 წამის განმავლობაში, მაგრამ ეს ვარაუდობს, რომ უჯრედი დაიწყო 25 გრადუსზე და აქვს დრო, რომ გაცივდეს მომდევნო პულსამდე. უკან-უკან-იმპულსები აღდგენის დროის გარეშე აგროვებენ სითბოს ისევე, როგორც უწყვეტი დენი.

დატენვის ტარიფები ხშირად უფრო კონსერვატიულია, ვიდრე განმუხტვის ტარიფები. უჯრედი, რომელიც უმკლავდება 20A გამონადენს, შეიძლება მოითმინოს მხოლოდ 4A დამუხტვა. მიზეზი არის ლითიუმის საფარის რისკი. ზოგიერთი ახალი უჯრედი სილიკონით-დოპირებული ანოდებით კიდევ უფრო მგრძნობიარეა დამუხტვის სიჩქარის მიმართ.

უჯრედის ასაკი ყველაფერს ცვლის. ახალი უჯრედი 20mΩ შიდა წინააღმდეგობით უმკლავდება 20A-ს უკეთესად, ვიდრე ერთი წლის-ძველი უჯრედი 30mΩ-ზე. პაკეტის დაცვამ უნდა გაითვალისწინოს-სასრულის-გამძლეობა და არა მხოლოდ ახალი უჯრედის სპეციფიკაციები.

ყველა პაკეტის დიზაინს სჭირდება გადაჭარბებული დენის ვალიდაცია. სატესტო აღჭურვილობას აქვს მნიშვნელობა.

ელექტრონულ დატვირთვას სჭირდება დენი უფრო სწრაფად, ვიდრე დაცვა პასუხობს. დამცავი IC-ს 10ms გამოვლენის დაყოვნებით სჭირდება დატვირთვა, რომელიც აღწევს სამიზნე დენს 1ms-ზე ნაკლები. ნელი ჩატვირთვის ჩასასვლელი-ამაღლების საშუალებას აძლევს დაცვას ნაადრევად გათიშოს და იძლევა ცრუ ნდობას.

მიმდინარე გაზომვას სჭირდება გამტარუნარიანობა. 10mΩ სენსორული რეზისტორი 100A-ზე იძლევა 1V სიგნალს. ფაქტობრივი პიკის აღება მოითხოვს მინიმუმ 10 kHz გამტარობას, სასურველია მეტი. შესაბამისი დამიწების მქონე ზონდები თავიდან აიცილებენ ხმაურის პრობლემებს, რაც იძლევა ნაგვის მონაცემებს.

ტემპერატურის ტესტირება იჭერს დიზაინის პრობლემებს, რომლებსაც ოთახის ტემპერატურის ტესტირება გამოტოვებს. დამცავი IC ზღურბლები ტემპერატურის მატებასთან ერთად იცვლება. FET Rds(on) იზრდება მაღალ ტემპერატურაზე და ამატებს ძაბვის ვარდნას. სენსორული რეზისტორი TCR მნიშვნელოვანია, როდესაც რეზისტორი თბება დეფექტის დენის გავლისგან. ტესტი -20 გრადუსზე, +25 გრადუსზე და +55 გრადუსზე მინიმუმზე.

ტესტის მატრიცა დიდი ხდება. დატენვის ჭარბი დენი, გამონადენის ჭარბი დენი, მოკლე ჩართვა. თითოეული სამ ტემპერატურაზე. თითოეული SOC-ის რამდენიმე დონეზე, რადგან უჯრედის წინაღობა განსხვავდება დამუხტვის მდგომარეობის მიხედვით. სტატისტიკური ნდობისთვის ნიმუშის ზომაზე გამრავლება. საფუძვლიანი ვალიდაცია ატარებს ასობით ტესტს.

Overcurrent

UL 2054მოიცავს პორტატული ბატარეების პაკეტებს ჩრდილოეთ ამერიკის ბაზრებზე. მოკლე ჩართვის ტესტირება ახდენს მკვდარ მოკლეს 10 წამის განმავლობაში. შეფუთვა არ უნდა დაიწვას ან აფეთქდეს. ტემპერატურა მონიტორინგს ახორციელებს, მაგრამ კონკრეტული ლიმიტი არ არის გამოცხადებული. ეს არის მინიმალური ბარი.

IEC 62133-2ვრცელდება საერთაშორისო დონეზე. გარე მოკლე ჩართვის ტესტირება იყენებს 100mΩ-ზე ნაკლებ წრიულ წინააღმდეგობას, რომელიც ინახება ერთი საათის განმავლობაში ან ტემპერატურის სტაბილიზაციამდე. ხანგრძლივობით უფრო მკაცრი ვიდრე UL 2054.

გაერო 38.3მართავს გადაზიდვას. ტესტი 5 მოითხოვს 0.1Ω-ზე ნაკლებ შორს. უჯრედები ან ბატარეები არ უნდა დაიშალოს ან დაიწვას. ეს მნიშვნელოვანია, რადგან UN 38.3-ის წარუმატებლობა ნიშნავს, რომ თქვენი პროდუქტი ლეგალურად არ შეიძლება ტრანსპორტირება.

SAE J2464მოიცავს EV აპლიკაციებს უფრო მკაცრი მოთხოვნებით. მოკლე ჩართვის წინააღმდეგობა ეცემა 5mΩ-მდე და თერმული/მექანიკური კრიტერიუმები უფრო სპეციფიკურია.

ამ ტესტების ჩაბარება არ ნიშნავს, რომ დაცვის დიზაინი კარგია. ეს ნიშნავს, რომ დაცვის დიზაინი ადეკვატურია სერტიფიცირებისთვის. რეალურ-მსოფლიოში შეურაცხყოფა შეიძლება გადააჭარბოს ტესტის პირობებს.

მავთულის ლიანდაგი მუდმივად ამოდის. მცირე ზომის მავთული მატებს წინააღმდეგობას და ქმნის სითბოს კავშირების დროს. მავთულს შეუძლია გაუმკლავდეს დენს, მაგრამ დაჭიმული ტერმინალები ან შედუღების სახსრები ცხელ წერტილებად იქცევა. "ბატარეის უკმარისობისთვის" დაბრუნებულ პაკეტებში ხშირად ჩანს დამწვარი მავთულის ტერმინალები, სანამ უჯრედები კარგად არის.

კონექტორის შერჩევა კიდევ ერთი სუსტი წერტილია. XT60 კონექტორები შეფასებულია 60A უწყვეტად, სავარაუდოდ. ეს რეიტინგი ითვალისწინებს სრულყოფილ შეკუმშვას და სუფთა კონტაქტებს. პრაქტიკაში, 30-40%-ით მცირდება საიმედოობისთვის. ანდერსონ პაუერპოლსს აქვს მსგავსი მოსაზრებები.

უჯრედებზე ჩანართის შედუღებას ყურადღება სჭირდება. კარგ შედუღებას აქვს დაბალი წინააღმდეგობა და მექანიკური სიმტკიცე. ცივი შედუღება კარგად გამოიყურება, მაგრამ ვერ ხერხდება ვიბრაციის ან თერმული ციკლის დროს. დამწვარი შედუღებამ დააზიანა ქილა და ქმნის სუსტ ადგილს. შედუღების განრიგს ესაჭიროება ვალიდაცია წევის ტესტირებით და წინააღმდეგობის გაზომვით.

თერმული მენეჯმენტი უკავშირდება ჭარბი დენის შესაძლებლობებს. აქტიური გაგრილების მქონე პაკეტს შეუძლია უფრო მაღალი დენების შენარჩუნება, ვიდრე დალუქულ პაკეტს ჰაერის ნაკადის გარეშე. ზოგიერთი დიზაინი იყენებს თერმისტორებს უჯრედებზე, რათა გამოიწვიონ დენის შემცირება, სანამ ტემპერატურა კრიტიკული გახდება.

ჭარბი დენი კლავს ლითიუმის ბატარეებს. ხან სწრაფი, ხან ნელი, მაგრამ ყოველთვის საზიანო. ამჟამინდელი შეზღუდვები არსებობს ფიზიკასა და ქიმიასთან დაკავშირებული მიზეზების გამო და არა თვითნებური კონსერვატიზმით.

კარგი დაცვა მოითხოვს მრავალ ფენას, რადგან დაცვის თითოეულ ტიპს აქვს სისუსტეები. PTC-ები ნელია. საკრავები არის ერთი-გასროლა. IC-ები დამოკიდებულია გრძნობის სიზუსტეზე. BMS მატებს ღირებულებას და სირთულეს. CID ნიშნავს, რომ უჯრედი უკვე დაზიანებულია.

ტესტირება უნდა ასახავდეს გამოყენების ფაქტობრივ პირობებს და ბოროტად გამოყენების სცენარებს. სასერთიფიკატო ტესტების ჩაბარება აუცილებელია, მაგრამ არა საკმარისი.

შეფუთვის დიზაინის არჩევანი-მავთულები, კონექტორები, თერმული ელემენტები, მინდვრები-განსაზღვრავს, ნამდვილად იცავს დაცვას თუ უბრალოდ კარგად გამოიყურება ქაღალდზე.

უჯრედები, რომლებსაც ვენდობი, მოდის მწარმოებლებისგან თანმიმდევრული ხარისხით და გამოქვეყნებული მონაცემებით. პაკეტები, რომლებსაც მე ვენდობი, იყენებენ დაცვის სქემებს რეპუტაციის მომწოდებლებისგან, შესაბამისი განაცხადის დიზაინით. ყველა დანარჩენს სიფრთხილით ეპყრობიან, სანამ საპირისპირო არ დამტკიცდება.