Cosa hè l'overvoltage?
Aghju ricevutu una chjamata da un integratore di pacchetti in Ohio marti scorsu. Anu avutu un pacchettu 14S LFP chì hè tornatu da una installazione solare cù duie cellule chì leghjenu 3.91V. LFP. Ùn deve mai vede nunda sopra 3.65V in usu normale. E cellule parevanu bè da l'esternu, ma quandu avemu spaccatu una aperta, a foglia di cathode era diventata marrone à i bordi. Dannu di sovraccarico classicu.
Il s'avère qu'ils utilisaient un chargeur d'-acide. U cliente l'hà scambiatu perchè l'uriginale hè mortu. U caricatore di piombu -acidu 48V mette u float 58.4V. In un pacchettu 14S LFP chì funziona à 4.17V per cellula. Ùn hè micca un prublema per l'-acidu. Un grande prublema per LFP.
Stu tipu di cose succede più chè a ghjente ammette.
Overvoltage significa spinghje una cellula oltre a so tensione massima di carica nominale. U numeru dipende da a chimica. NMC è NCA superanu à 4.20V. Alcune varianti di NMC d'alta -energia sò valutate à 4.35V, ma sò cellule di spezialità è avete bisognu di sapè ciò chì fate cun elli. A chimica LFP hà un tettu 3.65V. LTO hè intornu à 2.85V. Questi numeri venenu da a datasheet di u venditore di cellula. Ignorate elli è avete prublemi.
Degradazione interna di e cellule
Ciò chì succede in a cellula in sovratensione ùn hè micca cumplicatu. U materiale di cathode vole rinunzià l'ossigenu quandu u forza troppu lithium fora di ellu. Ddu ossigenu reagisce cù l'elettrolitu. Intantu, u metallu di litiu principia a placcà nantu à a superficia di l'anodu perchè u grafitu ùn pò micca assorbe ioni abbastanza veloce. U plating hè male per dui motivi. Hè una perdita di capacità irreversibile è crea dendrites chì ponu eventualmente scurzà a cellula internamente.
Parechje persone pensanu chì ci hè un margine integratu in a spec 4.20V. Ùn ci hè micca.
I pruduttori di cellula stabiliscenu quellu limitu à u puntu induve a degradazione diventa inacceptable. Andà à 4.25V una volta hè probabilmente bè. Andendu quì ogni ciculu ucciderà a cellula in uni pochi di centu ciculi invece di uni pochi milla. Andendu sopra à 4.30V è ùn pudete micca ottene uni pochi di centu ciculi. Aghju vistu e cellule s'inflate à 4.35V dopu una sola carica. Dipende da a cellula.
U rolu di u BMS
U BMS hè suppostu per catturà questu. Ogni cellula in u pacchettu riceve u so propiu filu sensu. U chip AFE leghje tutte e tensioni di e cellule è compara cun un sogliu. Se una cellula passa, a carica si ferma. Piuttostu simplice.
Eccettu chì u BMS pò fallu. Aghju vistu schede BMS cù ghjunti di saldatura fridda nantu à i connettori di u filu sensu. Una cellula smette di rappurtari è u firmware predeterminatu à zero invece di signalà un difettu. Aghju vistu chips AFE chì derivanu da cal sopra a temperatura. U BQ76940 di TI hè generalmente solidu, ma u vechju BQ76925 hà avutu prublemi cù u cambiamentu di riferimentu internu. I chips AFE chinesi più economici ponu esse in tuttu u locu.
L'equilibriu importa più di ciò chì a ghjente pensa. Un pacchettu cù dece cellule in serie avarà una certa diffusione in capacità. Una cellula culpisce a piena carica prima di l'altri. Se l'equilibriu hè troppu lento, a cellula alta si trova à 4.20V mentre u currente continua à scorri in u pacchettu. A tensione nantu à quella cellula cresce. Cù l'equilibriu passiu, site limitatu da quantu calore pudete scaricate à traversu i resistori di purga. A maiò parte di i disinni funzionanu da 50mA à 100mA di corrente di equilibriu. Sì i vostri celluli sò mistched da più di un pocu per centu chì puderia micca esse abbastanza.
L'equilibriu attivu move a carica da e cellule alte à e cellule basse invece di brusgià. Più caru. Più cumplessu. Hè sensu per i pacchetti grandi induve l'energia sprecata si aghjunghje o per l'applicazioni induve ùn pudete micca tollerà alcuna diffusione di capacità.
U disignu di u caricatore hè l'altra mità di l'equazioni. Un convertitore di commutazione cù una regulazione di feedback sloppy supererà a carica ligera. Aghju misuratu i caricatori chì mettenu 42.5V quandu u pacchettu tira menu di 100mA vicinu à a fine di carica. Ddu mezzu volt extra distribuitu in dece cellule hè 50mV ognunu. Ùn hè micca un disastru, ma si aghjunghje à l'altri tolleranze.
A compensazione di temperatura in u caricatore importa ancu. E cellule di lithium duveranu carica à una tensione più bassa quandu calde. Certi caricaturi aghjustanu u setpoint CV basatu annantu à un termistore. A maiò parte di i boni ùn anu micca. Un pacchettu pusatu in u sole à 45C chì si carica à u normale 4.20V per cellula hè effettivamente sovraccaricatu.
Dui strati di prutezzione sò megliu cà unu. U BMS guarda a tensione di e cellule. Un IC di prutezzione secundaria pò fighjà a tensione di u pacchettu è tagliate un FET se qualcosa va male. Per u pacchettu Ohio chì hà iniziatu tutta sta discussione, nè esiste. Anu avutu un BMS stupidu chì facia solu equilibriu. Nisuna prutezzione. U Cliente hà presumetu chì u caricatore hà da trattà. Gattiva supposizione.
Lista di cuntrollu di cuncepimentu
Sè vo cuncepisce pacchetti, a lista di cuntrollu hè abbastanza corta.
- Aduprate un BMS cù OVP di livellu reale di cellula -.
- Pone u limitu cù un pocu di margine, forsi 4.18V per NMC.
- Assicuratevi chì l'equilibriu pò mantene a vostra diffusione cellulare.
- Qualificate u caricatore à traversu u so envelope operativu micca solu à a temperatura di l'ambienti nantu à u bancu.
- Aghjunghjite una strada di prutezzione secundaria se l'applicazione ghjustifica.
U pacchettu Ohio hè ricustruitu cù un BMS adattatu è un caricatore spec'd per LFP. Lezzione caru. Puderia esse peghju. Nimu hè statu feritu è nunda hà pigliatu u focu. Ùn hè micca sempre cumu finiscinu queste storie.
