NMC Pouch բջջային լարման բացատրություն. անվանական լարման, անջատման լարման և BMS-ի կարգավորումներ

NMC տոպրակի բջիջները միավորում են էներգիայի բարձր խտությունը թեթև, տարածության համար արդյունավետ ձևաչափի հետ՝ դրանք դարձնելով հարմար էլեկտրական մեքենաների, դրոնների, ռոբոտների, արդյունաբերական սարքավորումների, ծովային համակարգերի և մարտկոցների մարտկոցների համար:

Այնուամենայնիվ, NMC-ն նկարագրում է կաթոդի քիմիան, մինչդեռ 'pouch'-ը նկարագրում է բջջային ձևաչափը: Ոչ մի տերմին միայնակ չի որոշում լարման ճիշտ սահմանները: Անվանական լարումը, առավելագույն լիցքավորման լարումը, լիցքաթափման անջատման լարումը, հոսանքի սահմանները և ջերմաստիճանի սահմանները միշտ պետք է հաստատվեն ընտրված բջիջի համար հաստատված տվյալների թերթիկից:

Շատ սովորական NMC/գրաֆիտային բջիջների համար անվանական լարումը մոտավորապես 3,6 Վ-ից 3,7 Վ է, լիցքավորման լարման թիրախը սովորաբար 4,20 Վ է, իսկ լիցքաթափման վերջի նշված լարումը հաճախ 2,5 Վ-ից 3,0 Վ-ի միջև է: Սրանք տիպիկ արժեքներ են, որոնք համընդհանուր կարգավորումներ չեն յուրաքանչյուր NMC պարկի բջիջի համար:

Հիմնական Takeaways

• Տիպիկ NMC քսակ բջիջն ունի անվանական լարում մոտավորապես 3,6 Վ-ից մինչև 3,7 Վ:

• Շատ ստանդարտ NMC/գրաֆիտային բջիջներ օգտագործում են 4.20V CC/CV լիցքավորման պրոֆիլ, սակայն ճշգրիտ սահմանը պետք է բխի բջջային տվյալների թերթիկից:

• Նշված լիցքաթափման անջատումը սովորաբար ընկնում է 2,5 Վ-ի և 3,0 Վ-ի միջև՝ կախված բջջի դիզայնից և փորձարկման պայմաններից:

• BMS-ի պաշտպանության շեմերը արտակարգ պաշտպանության սահմաններ են, այլ ոչ թե նորմալ գործող թիրախներ:

• Բջջի լարումը բեռնվածության տակ ավելի ցածր է, քան բաց միացման լարումը ներքին և միացման դիմադրության պատճառով:

• Միայն լարումը բավարար չէ շահագործման ընթացքում լիցքավորման վիճակի ճշգրիտ գնահատման համար:

• Վերին լիցքավորման լարման իջեցումը կամ գործող SOC պատուհանի նեղացումը կարող է բարելավել ծառայության ժամկետը, սակայն արդյունքը հատուկ է բջջայինին և հավելվածին:

Տիպիկ NMC քսակ բջջային լարման պարամետրերը

Հետևյալ արժեքները օգտակար են համակարգի նախնական պլանավորման համար, սակայն դրանք չպետք է փոխարինեն արտադրողի տվյալների թերթիկը:

Պարամետր	Տիպիկ հղումների տիրույթի	ինժեներական օգտագործում
Անվանական լարում	3.6V–3.7V	Փաթեթի լարման և էներգիայի նախնական հաշվարկներ
Լիցքա-լարման թիրախ	Սովորաբար 4.20 Վ	Լիցքավորիչի CC/CV կարգավորում
Լիցքաթափման ավարտի լարումը	Սովորաբար 2.5V–3.0V	Հզորության փորձարկում և շահագործման ավելի ցածր սահման
Բարձր բջջային նախազգուշացում	Հավելվածի հատուկ	Լիցքավորման ընթացիկ կրճատում կամ օգտագործողի նախազգուշացում
Բջջային գերլարման պաշտպանություն	Տվյալների աղյուսակի և հանդուրժողականության վրա հիմնված	Արտակարգ լիցքավորման անջատում
Ցածր բջջային նախազգուշացում	Հավելվածի հատուկ	Էլեկտրաէներգիայի նվազման կամ մարտկոցի ցածր մարտկոցի նախազգուշացում
Բջիջների թերլարման պաշտպանություն	Տվյալների թերթիկ և բեռի վրա հիմնված	Վթարային արտանետման անջատում

Որոշ NMC բջիջներ օգտագործում են լարման սահմաններ այս բնորոշ արժեքներից դուրս: Բարձրավոլտ բջիջների նախագծերը, ուժային բջիջները և էներգետիկ բջիջները կարող են ունենալ տարբեր պահանջներ, նույնիսկ երբ նրանք ունեն նույն անվանական հզորությունը:

Ի՞նչ է նշանակում անվանական լարումը:

Անվանական լարումը ներկայացուցչական միջին աշխատանքային լարումն է, որն օգտագործվում է բջիջների նույնականացման, փաթեթների հաշվարկների և էներգիայի գնահատման համար: Դա այն լարումը չէ, որը բջիջը պահպանում է լիցքաթափման ամբողջական ցիկլի ընթացքում:

Լիովին լիցքավորված սովորական NMC բջիջը կարող է սկսվել 4,20 Վ-ի մոտ և այնուհետև աստիճանաբար նվազի, քանի որ էներգիան հեռացվում է: Չափված լարման վրա ազդում են.

• Գործող պետություն

• Լիցքավորման կամ լիցքաթափման հոսանք

• Բջջի ջերմաստիճանը

• Բջջային դիմադրություն

• Բջջի տարիքը և առողջական վիճակը

• Հանգստի ժամանակը լիցքավորելուց կամ լիցքաթափելուց հետո

Էներգիայի նախնական հաշվարկի համար.

Բջջի էներգիա (Wh) ≈ անվանական լարում (V) × հզորություն (Ah)

Օրինակ, 76Ah լարման 3,7 Վ լարման բջիջն ունի գնահատված անվանական էներգիա՝

3.7V × 76Ah = 281.2Wh

Սա անվանական հաշվարկ է։ Փաստացի օգտագործելի էներգիան կախված է լարման ամբողջական կորից, հոսանքից, ջերմաստիճանից և համակարգի վերին և ստորին լարման սահմաններից:

Փաթեթի լարման հաշվարկ

Շարքով միացված բջիջները մեծացնում են լարումը: Զուգահեռաբար միացված բջիջները մեծացնում են հզորությունը և ընթացիկ հնարավորությունը:

Եթե ​​բջջային տվյալների թերթիկը նշում է.

• Անվանական լարումը` 3,7 Վ

• Լիցքավորման-լարման սահմանաչափ՝ 4.20 Վ

• Լիցքաթափման ավարտի լարումը` 2,75 Վ

14S փաթեթը կունենա.

• Փաթեթի անվանական լարումը` 14 × 3.7V = 51.8V

• Լիցքավորման առավելագույն լարումը` 14 × 4,20 Վ = 58,8 Վ

• Տվյալների թերթիկի վրա հիմնված լիցքաթափման ավարտի լարումը` 14 × 2,75 Վ = 38,5 Վ

Վերջնական սարքավորումը պետք է ճիշտ աշխատի ամբողջ փաթեթային լարման միջակայքում, ոչ միայն հայտարարված անվանական լարման դեպքում:

Շարժիչի կարգավորիչները, ինվերտորները, DC/DC փոխարկիչները, կոնտակտորները, ապահովիչները, կոնդենսատորները և նախնական լիցքավորման սխեմաները պետք է ստուգվեն փաթեթի առավելագույն լարման նկատմամբ: Գործողության ստորին սահմանը պետք է հաշվի առնի նաև լարման անկումը առավելագույն հոսանքի պահանջարկի ժամանակ:

Լիցքավորման առավելագույն լարում և CC/CV լիցքավորում

Շատ սովորական NMC քսակ բջիջներ օգտագործում են 4.20V մշտական ​​հոսանքի/հաստատուն լարման լիցքավորման պրոֆիլ:

Մշտական ​​հոսանքի փուլում լիցքավորիչը մատակարարում է լիցքավորման թույլատրված հոսանքը, մինչդեռ բջջային լարումը բարձրանում է: Երբ փաթեթը հասնում է լիցքավորիչի լարման թիրախին, լիցքավորումը անցնում է մշտական ​​լարման փուլ:

Մշտական ​​լարման փուլում լիցքավորիչը պահում է թիրախային լարումը, մինչդեռ լիցքավորման հոսանքն աստիճանաբար նվազում է: Լիցքավորումը պետք է ավարտվի, երբ հոսանքը հասնում է բջջային արտադրողի կողմից սահմանված արժեքին կամ երբ բավարարվում է դադարեցման մեկ այլ հաստատված պայման:

Լիցքավորման ճշգրիտ պրոֆիլը պետք է սահմանի.

• Լիցքավորման առավելագույն հոսանքը

• Բջջի և փաթեթի առավելագույն լարումը

• Մշտական ​​լարման թիրախ

• Լիցքավորման դադարեցման հոսանք

• Լիցքավորման առավելագույն ժամանակը

• Թույլատրված լիցքավորման-ջերմաստիճանի միջակայք

• Վերալիցքավորման կամ վերականգնման պայմանները

BMS-ը չպետք է օգտագործվի որպես սովորական լիցքավորման կարգավորիչ: Լիցքավորիչը պետք է ճիշտ կարգավորի լարումը և հոսանքը, մինչդեռ BMS-ն ապահովում է անկախ պաշտպանություն, եթե լիցքավորիչը կամ համակարգի կառավարումը ձախողվի:

Արդյո՞ք 4.20 Վ-ը բացարձակ սահմանաչափ է յուրաքանչյուր NMC բջիջի համար:

Ոչ

4.20 Վ լիցքավորման թիրախը սովորական է բազմաթիվ NMC/գրաֆիտային բջիջների համար, բայց այն ունիվերսալ չէ: Էլեկտրոդների տարբեր ձևակերպումներ և բջիջների ձևավորումներ կարող են օգտագործել տարբեր առավելագույն լիցքավորման լարումներ:

BMS-ի գերլարման շեմը պետք է ընտրվի հաստատված բջջային բնութագրերից և համաձայնեցվի հետևյալի հետ.

• Լիցքավորիչի լարման հանդուրժողականություն

• BMS լարման չափման ճշգրտություն

• Միացման և ընկալման սխալ

• Հայտնաբերման ուշացում

• Բջջային անհավասարակշռություն

• Ջերմաստիճանը

• Պահանջվող անվտանգության սահմանը

Խորհուրդ չի տրվում հրապարակել մեկ ունիվերսալ արժեք, ինչպիսին է յուրաքանչյուր NMC BMS-ի 4,25 Վ-ի սահմանումը: Մի բջիջի համար ընդունելի արժեքը կարող է գերազանցել մյուսի թույլատրելի լարումը:

Լիցքաթափման անջատման լարումը

Լիցքաթափման ավարտի լարումը արտադրողի կողմից օգտագործվող ավելի ցածր լարումն է սահմանված փորձարկման պայմաններում անվանական հզորությունը չափելիս:

NMC բջիջների համար այս արժեքը սովորաբար տատանվում է մոտավորապես 2,5 Վ-ից 3,0 Վ-ի միջև, սակայն ճշգրիտ թիվը կարող է տարբեր լինել՝ կախված բջջի դիզայնից: Այն չպետք է ինքնաբերաբար դառնա սովորական ամենօրյա գործառնական թիրախ:

Տվյալների աղյուսակի նվազագույնին մոտ աշխատելը կարող է ապահովել մի փոքր ավելի չափված հզորություն, բայց դա կարող է նաև հանգեցնել.

• Բեռի տակ ավելի մեծ լարման նվազում

• Ավելի վաղ ցածր լարման անջատում ցուրտ ջերմաստիճանում

• Նվազեցված հզորությունը լիցքաթափման ավարտին մոտ

• Բջջային անհավասարակշռության նկատմամբ զգայունության բարձրացում

• Ամենաթույլ սերիայի բջիջի չափից ավելի լիցքաթափման ավելի մեծ ռիսկ

• Ծառայության ժամկետի հնարավոր կրճատում

Կայուն կամ խիստ չափից դուրս լիցքաթափումը կարող է վնասել էլեկտրոդները և պինդ էլեկտրոլիտային միջֆազը: Սերիական կապակցված փաթեթում մեկ թույլ բջիջը սպառելուց հետո շարունակվող հոսանքը կարող է այդ բջիջը մղել հակադարձման: Ծանր արտահոսքի պայմաններում կարող են առաջանալ պղնձի հոսանքի կոլեկտորի տարրալուծում և ներքին կարճ միացման մեխանիզմներ:

Հետևաբար, BMS-ը պետք է անջատի բեռը, նախքան բջիջը մնա իր թույլատրելի ստորին սահմանից այն կողմ:

Լարման անկում բեռի տակ

Բջջային լարումը, որը չափվում է բեռի տակ, ավելի ցածր է, քան բջջի հանգիստ բաց շղթայի լարումը: Այս տարբերությունը սովորաբար կոչվում է լարման անկում:

Պարզեցված գնահատականը հետևյալն է.

Լարման անկում ≈ ընթացիկ × դիմադրություն

Եթե ​​բջիջն ունի DC դիմադրություն 2mΩ, իսկ հոսանքը 100A է.

ΔV = 100A × 0.002Ω = 0.20V

Այնուամենայնիվ, փաթեթի իրական դիմադրությունը ներառում է նաև.

• Բջջային ներդիրներ

• Ավտոբուսներ

• Եռակցված կամ պտուտակավոր միացումներ

• Ապահովիչներ և կոնտակտորներ

• Մալուխներ և միակցիչներ

• Զուգահեռ խմբային հոսանքի բաշխում

Դիմադրությունը նույնպես փոխվում է ջերմաստիճանի, լիցքավորման վիճակի և ծերացման հետ: Հետևաբար, սառը կամ հնացած բջիջը կարող է ավելի շատ լարման անկում ապրել, քան սենյակային ջերմաստիճանում փորձարկված նոր բջիջը:

BMS-ը պետք է տարբերի կարճ անցողիկ անկումը և իսկապես սպառված բջիջը: Ահա թե ինչու թերլարման պաշտպանությունը սովորաբար ներառում է հաստատված հայտնաբերման ուշացում և վերականգնման հիստերեզ:

Համընդհանուր անվտանգ հետաձգում չկա: Այն պետք է ստուգվի՝ օգտագործելով բջջի իրականությունը, բեռնվածքի պրոֆիլը, նվազագույն աշխատանքային ջերմաստիճանը և փաթեթի վատագույն դիմադրությունը:

Բաց շղթայի լարումը և լիցքավորման վիճակը

Բաց շղթայի լարումը բջջի լարումն է, որը չափվում է լիցքավորման կամ լիցքաթափման հոսանքի դադարեցումից հետո, և բջիջը բավականաչափ ժամանակ է ունեցել հանգստանալու համար:

Լիցքավորումից անմիջապես հետո լարումը կարող է ավելի բարձր մնալ, քան իր լիովին թուլացած արժեքը: Ծանր լիցքաթափումից հետո լարումը կարող է վերականգնվել վերև, երբ բեռը հանվի: Պահանջվող թուլացման ժամանակը կախված է բջիջից, ջերմաստիճանից և գնահատման մեթոդով պահանջվող ճշգրտությունից:

Հետևաբար, OCV–SoC աղյուսակը պետք է ստեղծվի կամ տրամադրվի կոնկրետ բջջի համար: Ընդհանուր աղյուսակը չի կարող ճշգրիտ ներկայացնել NMC-ի յուրաքանչյուր ձևակերպում:

Գործողության ընթացքում ամուր BMS-ը սովորաբար համատեղում է.

• Կուլոնը հաշվում է

• Բջջային լարման չափում

• Ջերմաստիճանի փոխհատուցում

• OCV ուղղում հարմար հանգստի ժամանակաշրջաններում

• Կարողությունների և առողջության վիճակի գնահատում

• Դիմադրություն կամ մոդելի վրա հիմնված ուղղում

Կուլոնյան հաշվումը օգտակար է, սակայն ժամանակի ընթացքում կուտակվում են հոսանքի սենսորի օֆսեթ և հզորության գնահատման սխալները: Պահանջվում է պարբերական ուղղում SoC-ի շեղումը կանխելու համար:

Առաջարկվող BMS կազմաձևման մեթոդ

Հետևյալ աղյուսակը նկարագրում է կազմաձևման տրամաբանությունը: Այն միտումնավոր չի ապահովում լարման համընդհանուր արժեքներ:

BMS պարամետրի	առաջարկվող հիմքը
Բարձր բջջային նախազգուշացում	Սահմանեք պաշտպանական միացման կետից ներքև, որպեսզի լիցքավորիչը կամ կարգավորիչը նվազեցնի հոսանքը
Բջջային գերլարման պաշտպանություն	Համակարգել բջջի թույլատրելի առավելագույն լարման և բոլոր չափումների և լիցքավորիչի թույլատրելիության հետ
Գերլարման ազատում	Սահմանեք ճամփորդության շեմից ցածր՝ համապատասխան հիստերեզով
Ցածր բջջային նախազգուշացում	Բավականաչափ բարձր դրեք՝ նախքան անջատումը օգտակար նախազգուշացում կամ հոսանքի կրճատում ապահովելու համար
Բջիջների թերլարման պաշտպանություն	Պաշտպանեք բջիջը նախքան դրա հաստատված ստորին սահմանի կայուն խախտումը
Թերի լարման հետաձգում	Վավերացնել անցողիկ լարման անկման և հավելվածի առավելագույն բեռնվածության տևողության նկատմամբ
Անբավարար լարման ազատում	Սահմանեք անվտանգ վերականգնման և վերալիցքավորման վարքագիծը
Հավասարակշռող մեկնարկային լարումը	Ընտրեք բջիջի վերին SOC լարման վարքագիծը և լիցքավորման ռազմավարությունը
Հավասարակշռության դիֆերենցիալ	Չափման ճշգրտության, բջիջների համապատասխանության և փաթեթի պահանջվող կատարողականի հիման վրա
Լիցքավորման ջերմաստիճանի սահմանները	Հետևեք բջջային տվյալների թերթիկին և հաստատված լիցքավորման-հոսանքի նվազեցման քարտեզին
Լիցքաթափման ջերմաստիճանի սահմանները	Հետևեք բջջային տվյալների թերթիկին և համակարգի ջերմային ձևավորմանը

Պաշտպանության կոնֆիգուրացիան պետք է նաև սահմանի անսարքությունների գրանցումը, վերականգնման պայմանները, լիցքավորիչի հաղորդակցությունը, կոնտակտորի վարքը և արդյոք անսարքությունը պահանջում է ավտոմատ կամ ձեռքով վերականգնում:

Բջիջների հավասարակշռում

Սերիական միացված մարտկոցների փաթեթում նվազագույն օգտագործելի հզորությամբ բջջային կամ զուգահեռ խումբը սահմանափակում է ամբողջ փաթեթի էներգիան:

Պասիվ հավասարակշռումը ռեզիստորների միջոցով հեռացնում է փոքր քանակությամբ էներգիա բարձր լարման բջիջներից: Ակտիվ հավասարակշռումը էներգիա է փոխանցում բջիջների կամ խմբերի միջև և կարող է օգտակար լինել մեծ փաթեթներում կամ ավելի մեծ անհավասարակշռություն ունեցող համակարգերում:

Հաշվեկշիռ-հոսանքի ընտրությունը պետք է կապված լինի բջջային հզորության հետ:

Օրինակ, 1% հզորության տարբերությունը 76Ah բջիջում հավասար է.

76Ah × 1% = 0.76Ah

100 մԱ պասիվ հավասարակշռող հոսանքի դեպքում հավասարակշռման իդեալական ժամանակը կլինի.

0,76Ah ÷ 0,10A = 7,6 ժամ

Իրական ժամանակն ավելի երկար կլինի, քանի որ հավասարակշռումը կարող է գործել միայն լիցքավորման ցիկլի մի մասի ընթացքում և կարող է սահմանափակվել ջերմաստիճանի, աշխատանքային ցիկլով կամ BMS չափման ժամանակացույցով:

SOC միջակայքի վերին մասի մոտ հավասարակշռումը հաճախ օգտակար է NMC-ի համար, քանի որ լարման տարբերությունները դառնում են ավելի հեշտ մեկնաբանելի: Այնուամենայնիվ, «սկսել հավասարակշռումը 4.0V-ից բարձր» համընդհանուր կանոնը չպետք է կիրառվի առանց բջջի OCV կորի և փաթեթի լիցքավորման ռազմավարության վերանայման:

Բջիջների լավ համընկնումը մինչև հավաքումը մնում է կարևոր: Փոքր հավասարակշռող սխեման չի կարող արագ շտկել մեծ հզորության կամ դիմադրության անհամապատասխանությունը մեծ հզորությամբ տոպրակ բջջային փաթեթում:

Ջերմաստիճանի պաշտպանություն

NMC լիցքավորման և լիցքաթափման սահմանները մեծապես կախված են ջերմաստիճանից:

Ցածր ջերմաստիճանում սովորական գրաֆիտ-անոդ լիթիում-իոն բջիջը լիցքավորելը կարող է մեծացնել լիթիումի ծածկույթի վտանգը, հատկապես բարձր լիցքավորման հոսանքի դեպքում: Շատ բջիջներ թույլ չեն տալիս լիցքավորել 0°C-ից ցածր, մինչդեռ ոմանք թույլ են տալիս միայն կրճատված հոսանք սահմանված ցածր ջերմաստիճանի տիրույթում:

BMS-ը պետք է իրականացնի բջիջների արտադրողի կողմից տրամադրված ջերմաստիճանի ճշգրիտ սահմանաչափերը և ընթացիկ չափաբաժնի քարտեզը:

Ջերմաստիճանի սենսորի տեղադրումը պետք է արտացոլի մոդուլի դիզայնը: Սենսորներ կարող են պահանջվել ներկայացուցչական բջիջների մակերեսների, ներդիրների, ավտոբուսների կամ հայտնի ջերմային տաք կետերի վրա: Լավագույն տեղադրությունը կախված է նրանից, թե արդյոք առաջնային խնդիրը բջջային միջուկի ջերմաստիճանն է, ներդիրի ջեռուցումը, կապի դիմադրությունը կամ հովացման համակարգի աշխատանքը:

Ջերմային դիզայնը պետք է վավերացվի հետևյալ կերպ.

• Առավելագույն շարունակական լիցքավորում

• Առավելագույն շարունակական լիցքաթափում

• Պիկ-ընթացիկ գործողություն

• Ցածր ջերմաստիճանի լիցքավորում

• Բարձր ջերմաստիճանի աշխատանք

• Սառեցման համակարգի խափանում

• Բջջից բջիջ ջերմաստիճանի տատանումներ

NMC Pouch Cell Life-ի երկարացում

Շատ բարձր SOC-ում ժամանակի կրճատումը և անհարկի խորը լիցքաթափումից խուսափելը հաճախ կարող է բարելավել NMC մարտկոցի կյանքը: Վերին լիցքավորման լարման իջեցումը կարող է նաև նվազեցնել դեգրադացիան, սակայն կարողությունը և կյանքի ցիկլի փոխզիջումը պետք է չափվեն ընտրված բջիջի համար:

Ճիշտ չէ խոստանալ, որ մեկ կոնկրետ լարման լիցքավորումը միշտ կրկնապատկելու է կամ եռապատկելու ցիկլի կյանքը:

Մարտկոցի ծերացման վրա ազդում են նաև.

• Բջջի ջերմաստիճանը

• Լիցքավորման և լիցքաթափման տոկոսադրույքը

• Լիցքաթափման խորությունը

• Միջին SOC

• Պահպանման SOC

• Առավելագույն լարման վրա ծախսված ժամանակը

• Մեխանիկական ճնշում

• Բջիջների համընկնում

• Սառեցման միատեսակություն

Ծրագրերի համար, որոնք չեն պահանջում առավելագույն էներգիա յուրաքանչյուր ցիկլում, ինժեներական թիմը կարող է գնահատել ավելի նեղ SOC պատուհանը: Վերջնական կարգավորումը պետք է հիմնված լինի ցիկլի փորձարկման և հաճախորդի երաշխիքի և գործարկման նպատակների վրա:

Pouch-Cell մեխանիկական նկատառումներ

Քսակի բջիջները պահանջում են ավելին, քան ճիշտ էլեկտրական կարգավորումներ: Նրանց լամինացված պարիսպը չի ապահովում նույն կառուցվածքային աջակցությունը, ինչպես կոշտ գլանաձև կամ պրիզմատիկ մետաղական պատյանը:

Ամբողջական մոդուլի դիզայնը պետք է հաշվի առնի.

• Արտադրողի կողմից սահմանված սեղմում կամ զսպում

• Բջիջների ընդլայնում ողջ կյանքի ընթացքում

• Ներդիրների և եզրերի շուրջ մեկուսացում

• Պաշտպանություն ծակումից և քայքայումից

• Ավտոբուսային ճկունություն և ներդիրների լարվածություն

• Սառեցման կոնտակտը և ջերմաստիճանի միատեսակությունը

• Արտադրական թույլատրելիության նպաստ

• Աննորմալ այտուցի հայտնաբերում

Այտուցը կարող է կապված լինել ծերացման, բարձր ջերմաստիճանի, գերբեռնվածության կամ այլ աննորմալ պայմանների հետ: Սեղմումը չպետք է օգտագործվի էլեկտրական կամ քիմիապես վնասված բջիջը թաքցնելու համար:

Օրինակ. Փաթեթի կարգավորում Farasis P76D բջիջով

Եթե ​​նախագիծն օգտագործում է Farasis P76D կամ մեկ այլ լայնաֆորմատ 76Ah NMC քսակ բջիջ, ապա ինժեներական գործընթացը պետք է սկսվի ընթացիկ արտադրողի կողմից հաստատված տվյալների թերթիկից բջջի ճշգրիտ վերանայման և արտադրության խմբաքանակի համար:

Հաստատեք առնվազն.

• Անվանական լարումը և հզորությունը

• Լիցքավորման առավելագույն լարումը

• Առաջարկվող և բացարձակ լիցքաթափման սահմանները

• Ստանդարտ և առավելագույն լիցքավորման հոսանք

• Շարունակական և իմպուլսային լիցքաթափման հոսանք

• DC ներքին դիմադրություն

• Ջերմաստիճանի սահմանները

• Բջիջների չափերը և այտուցվածության չափը

• Սեղմման պահանջները

• Ցիկլային կյանքի փորձարկման պայմաններ

Եթե ​​հաստատված բնութագրում նշված է 3,7 Վ անվանական լարումը, 4,20 Վ առավելագույն լիցքավորման լարումը և 2,75 Վ լիցքաթափման վերջի լարումը, ապա այս արժեքները կարող են օգտագործվել փաթեթի հաշվարկների համար: Այնուհետև BMS-ի շեմերը պետք է մշակվեն համապատասխան լուսանցքներով և ստուգվեն փաթեթի մակարդակի փորձարկման միջոցով:

Ընդհանուր NMC կարգավորումները երբեք չպետք է պատճենվեն անմիջապես արտադրական որոնվածում առանց այս վավերացման:

Մարտկոցի փաթեթի գործարկման ստուգաթերթ

Նախքան NMC քսակ-բջջային մարտկոցի փաթեթը թողարկելը, ստուգեք հետևյալը.

1. Հաստատեք ընթացիկ բջջային տվյալների թերթիկը և ճշգրտման վերանայումը:

2. Հաշվարկեք փաթեթի անվանական, առավելագույն և նվազագույն լարումը ճշգրիտ սերիաների հաշվարկից:

3. Հաստատեք համատեղելիությունը ինվերտորի, շարժիչի կարգավորիչի, լիցքավորիչի և DC/DC փոխարկիչի հետ:

4. Ծրագրային լիցքավորիչի լարումը, ընթացիկ և դադարեցման պայմանները:

5. Կարգավորեք BMS նախազգուշացումները, պաշտպանության շեմերը, ուշացումները, հիստերեզը և վերականգնման տրամաբանությունը:

6. Ներառեք BMS-ի և լիցքավորիչի չափման թույլատրելիությունը պաշտպանության վերլուծության մեջ:

7. Ստուգեք լարման անկումը առավելագույն հոսանքի, ցածր SOC-ի և նվազագույն աշխատանքային ջերմաստիճանի դեպքում:

8. Ստուգեք ջերմաստիճանի ցուցիչների տեղադրումը և ջերմային անջատումները:

9. Հաստատեք, որ հավասարակշռող հոսանքը հարմար է բջջային հզորության և սպասվող անհամապատասխանության համար:

10. Կալիբրացնել SoC-ի գնահատումը ջերմաստիճանի և ծերացման պայմաններում:

11. Փորձարկել պաշտպանությունը բաց մետաղալարից, գերհոսանքից, կարճ միացումից, գերլարումից և ցածր լարումից:

12. Վավերացրեք մեխանիկական զսպումը, մեկուսացումը, ներդիրների աջակցությունը և հովացումը:

13. Գրանցեք բջիջների հետագծելիությունը և փաթեթի մակարդակի փորձարկման տվյալները:

Հաճախակի տրվող հարցեր

Որքա՞ն է NMC քսակ բջիջի անվանական լարումը:

Պայմանական NMC քսակ բջիջների մեծ մասը գնահատվում է մոտավորապես 3.6V կամ 3.7V անվանական: Ճշգրիտ արժեքը կախված է արտադրողի փորձարկման մեթոդից և բջջային դիզայնից:

Որքա՞ն է NMC բջիջի լրիվ լիցքավորված լարումը:

Շատ ստանդարտ NMC/գրաֆիտային բջիջներ օգտագործում են 4.20 Վ որպես լիցքավորման թիրախ: Որոշ բջիջների դիզայններ օգտագործում են այլ արժեք, ուստի հաստատված տվյալների թերթիկը պետք է ստուգվի:

Ո՞րն է NMC-ի լիցքաթափման անջատման ճիշտ լարումը:

Կախված բջիջից, լիցքաթափման վերջի նշված լարումը սովորաբար կազմում է մոտավորապես 2,5 Վ-ից մինչև 3,0 Վ: Համակարգի նորմալ անջատումը կարող է ավելի բարձր սահմանվել՝ էլեկտրաէներգիայի հասանելիությունը, ցուրտ ջերմաստիճանի արդյունավետությունը կամ ծառայության ժամկետը բարելավելու համար:

Կարո՞ղ է յուրաքանչյուր NMC BMS օգտագործել 4,25 Վ գերլարման կարգավորում:

Ոչ: Գերլարման շեմը պետք է համաձայնեցվի ընտրված բջիջի թույլատրելի առավելագույն լարման, լիցքավորիչի հանդուրժողականության, BMS ճշգրտության և պաշտպանության արձագանքման ժամանակի հետ:

Ինչու է բջջային լարումը նվազում արագացման կամ մեկ այլ գագաթնակետային բեռի ժամանակ:

Բջջի և փաթեթի դիմադրության միջով հոսող հոսանքն առաջացնում է լարման ակնթարթային անկում: Սառը ջերմաստիճանը, ցածր SOC-ը, ծերացումը և կապի դիմադրությունը կարող են մեծացնել այս անկումը:

Կարո՞ղ է միայն լարումը ապահովել լիցքավորման վիճակի ճշգրիտ ցուցանիշ:

Ակտիվ շահագործման ժամանակ չէ: Ճշգրիտ SoC գնահատումը սովորաբար համատեղում է կուլոնի հաշվումը, լարումը, ջերմաստիճանը, բջջային մոդելները և OCV պարբերական ուղղումը:

BMS-ը փոխարինո՞ւմ է լիցքավորիչը:

Ոչ: Լիցքավորիչը պետք է տրամադրի ճիշտ CC/CV պրոֆիլը և լիցքավորման դադարեցումը: BMS-ը վերահսկում է բջիջները և ապահովում է անկախ պաշտպանություն աննորմալ պայմաններից:

Եզրակացություն

NMC տոպրակ-բջջային լարման կառավարումը պետք է սկսվի ընտրված բջջի հաստատված տվյալների թերթիկից, այլ ոչ թե ինտերնետի արժեքների համընդհանուր հավաքածուից:

Արժեքները, ինչպիսիք են 3.6V-ից մինչև 3.7V անվանական լարումը, 4.20V լիցքավորման լարումը և 2.5V-ից մինչև 3.0V լիցքաթափման ավարտի լարումը, օգտակար հղման կետեր են, բայց դրանք ավտոմատ կերպով չեն սահմանում ճիշտ կարգավորումները NMC-ի յուրաքանչյուր պարկի բջիջի համար:

Հուսալի մարտկոցի փաթեթը կոորդինացնում է բջջային բնութագրերը, լիցքավորիչի կառավարումը, BMS-ի պաշտպանությունը, ջերմաստիճանի կառավարումը, լարման անկման փորձարկումը, բջիջների հավասարակշռումը և պարկի բջիջների մեխանիկական աջակցությունը:

Misen-ը մատակարարում է NMC տոպրակի բջիջներ և աջակցում է բջիջների ընտրությանը, բնութագրերի վերանայմանը, BMS-ի համապատասխանությանը և մարտկոցի մոդուլի մշակմանը: Ուղարկեք մեզ ձեր անհրաժեշտ փաթեթի լարումը, հզորությունը, շարունակական և գագաթնակետային հոսանքը, աշխատանքային ջերմաստիճանը և տեղադրման հասանելի չափերը՝ բջիջների ընտրության գործընթացը սկսելու համար:

Բարձր էներգիայի խտությունը և ձևի գործոնային ճկունությունը NMC-ի քսակ բջիջը այն դարձնում է առաջնակարգ ընտրություն էլեկտրական մեքենաների և բարձր արտահոսքի ծրագրերի համար: Այս առավելությունները պահանջում են լարման կառավարման անզիջում ճշգրտություն: Լարման բնութագրերի սխալ մեկնաբանումը հանգեցնում է ծանր հետևանքների խանութի հատակին և դաշտում: Մեծ բեռի տակ լարման անկումն անտեսելը հանգեցնում է համակարգի կեղծ անջատումների: Հանգստի լարման թյուրիմացությունը առաջացնում է հզորության ոչ ճշգրիտ ընթերցումներ: Անջատման շեմերի սխալ կազմաձևումը հանգեցնում է բջիջների արագացված քայքայման, մեխանիկական այտուցվածության կամ ջերմային աղետալի փախուստի:

Բջջի ընտրությունից անվտանգ փաթեթ հավաքելու համար ինժեներական թիմերը պետք է համապատասխանեցնեն անվանական, գագաթնակետային և անջատիչ լարումները մարտկոցի կառավարման համակարգի (BMS) ճշգրիտ պարամետրերի հետ: Այս ուղեցույցը խախտում է կրիտիկական լարման շեմերը, դինամիկ վարքագիծը և BMS կոնֆիգուրացիաները, որոնք անհրաժեշտ են հուսալի տեղակայման համար: Դուք կսովորեք, թե ինչպես սահմանել պաշտպանության ճշգրիտ սահմաններ, ճշգրիտ մեկնաբանել դինամիկ բեռի վարքագիծը և կարգավորել լիցքավորման պրոֆիլները, որոնք հավասարակշռում են առավելագույն հզորությունը երկարաժամկետ հուսալիության հետ:

Հիմնական Takeaways

• Լարման խիստ սահմաններ. Ստանդարտ NMC քիմիան ապահով գործում է կոշտ 2,5 Վ (բացարձակ նվազագույն) մինչև 4,2 Վ (բացարձակ առավելագույն) պատուհանում; Այս սահմանները գերազանցելը առաջացնում է անդառնալի քիմիական դեգրադացիա:

• Դինամիկ բեռնվածքի նկատառումներ. Լարման անկումը լայն բաց շնչափողի (WOT) կամ բարձր հոսանքի ժամանակ պետք է հաշվի առնել BMS-ի ցածր լարման պաշտպանության մեջ՝ կանխելու անհանգստության անջատումը, միաժամանակ պահպանելով բջջային անվտանգությունը:

• Հանգիստ ընդդեմ ակտիվ լարման. տերմինալային լարումը լիցքավորվելուց անմիջապես հետո կկարդա արհեստականորեն բարձր (մակերեսային լիցքավորում) և պահանջում է նստեցման ժամանակահատված՝ իրական բաց միացման լարումը (OCV) արտացոլելու համար:

• BMS-ը սակարկելի չէ. պատշաճ կազմաձևված BMS-ը, որն օգտագործում է մշտական ​​հոսանքի/հաստատուն լարման (CC/CV) պրոֆիլներ և ճշգրիտ գերլարման/ցածր լարման պաշտպանություն (OVP/UVP) պարտադիր է կյանքի ցիկլի օպտիմալացման և անվտանգության համապատասխանության համար բոլոր լիթիումի քիմիայի համար:

• Փոխանակում ցիկլի կյանքի ընթացքում. առավելագույն լիցքավորման լարումը սահմանափակելը մինչև 4,05 Վ–4,1 Վ՝ 4,2 Վ առավելագույնի փոխարեն, կարող է էքսպոնենցիալ մեծացնել NMC պարկի բջիջի ցիկլի կյանքը՝ երկարաժամկետ հուսալիության համար զոհաբերելով վերին ծայրի փոքր հզորությունը:

Ելակետ. Հասկանալով NMC Pouch բջջային լարման պարամետրերը

Անվանական լարման (3.6V – 3.7V) և փաթեթի կազմաձևման մաթ

Անվանական լարումը ներկայացնում է միջին աշխատանքային լարումը ստանդարտ լիցքաթափման ցիկլի ընթացքում: Ստանդարտ NMC (Նիկել Մանգան Կոբալտ) քիմիայի համար այս արժեքը սովորաբար գտնվում է 3,6 Վ-ից 3,7 Վ-ի միջև: Մենք որոշում ենք այս ցուցանիշը՝ լիցքաթափելով լիովին լիցքավորված բջիջը չափավոր արագությամբ, սովորաբար 0,2C-ից մինչև 0,5C, և հաշվարկելով միջին լարումը լիցքաթափման ամբողջ կորի վրա: Այս չափիչը ծառայում է որպես հիմնական ելակետ՝ նստարանի վրա էներգիայի բոլոր հաշվարկների համար:

Դուք օգտագործում եք անվանական լարումը ընդհանուր փաթեթի էներգիան Վատ-ժամով (Վտժ) հաշվարկելու համար: Անվանական լարումը բազմապատկելով բջջի ամպերժամյա (Ah) հզորությամբ, ստացվում է ընդհանուր էներգիա: Մարտկոցների փաթեթներ կառուցելիս դուք չափում եք այս անվանական լարումը` միացնելով բջիջները սերիական (S) և զուգահեռ (P): Մաթեմատիկան թելադրում է համակարգի վերջնական ճարտարապետությունը և բաղադրիչի ընտրությունը:

Եկեք նայենք, թե ինչպես է սա չափվում փաթեթի մակարդակին: 14S (14 բջիջ շարքով) կոնֆիգուրացիան տալիս է մոտավորապես 50,4 Վ (14 x 3,6 Վ) անվանական լարում: Ամբողջովին լիցքավորված այս փաթեթը հասնում է 58,8 Վ (14 x 4,2 Վ): 16S կոնֆիգուրացիան անվանական լարումը մղում է մինչև 57,6 Վ, իսկ առավելագույն լիցքավորման լարումը 67,2 Վ: Դուք պետք է նախագծեք շարժիչի կարգավորիչներ, ինվերտորներ և նախնական լիցքավորման սխեմաներ, որպեսզի կարողանաք կարգավորել այս ամբողջ լարման մաքրումը, այլ ոչ միայն անվանական գնահատականը: Եթե ​​ձեր կոնտակտատորները չափում եք միայն 50,4 Վ անվանական ցուցանիշի հիման վրա, դուք վտանգում եք եռակցելով կոնտակտները փակել, երբ փաթեթը ամբողջությամբ լիցքավորվի 58,8 Վ լարման տակ:

Լիցքավորման առավելագույն լարումը (4.2 Վ), հանդուրժողականության սահմանները և հանգստի լարումը

Ստանդարտ NMC բջիջի բացարձակ առավելագույն տերմինալային լարումը 4.20 Վ է: Արտադրական հանդուրժողականությունը, ընդհանուր առմամբ, թույլ է տալիս խիստ շեղում ± 0,05 Վ մեկ բջջի համար: Այս կոշտ սահմանից դուրս լարումը հրահրում է բջիջների ճարտարապետության մեջ քիմիական անհապաղ և անդառնալի քայքայումը: Դուք չեք կարող ապավինել միայն լիցքավորիչի էկրանին. Դուք պետք է ստուգեք տերմինալային լարումը բջջային ներդիրներում՝ օգտագործելով տրամաչափված մուլտիմետր, փաթեթի սկզբնական հավասարակշռման փուլում:

Մակերեւութային լիցքը ստեղծում է ժամանակավոր հանգստի լարման երեւույթ: Լիցքավորման ցիկլն ավարտելուց անմիջապես հետո տերմինալի լարումը արհեստականորեն բարձր է: Ներքին քիմիան պահանջում է նստեցման ժամանակաշրջան, հաճախ մի քանի ժամ, որպեսզի հասնի հավասարակշռության: Միայն այս հանգստի փուլից հետո մուլտիմետրը կարտացոլի իրական բաց շղթայի լարումը (OCV): Ձեր BMS-ի չափորոշումը անմիջապես հետլիցքավորման լարման հիման վրա հանգեցնում է լիցքավորման վիճակի (SoC) ոչ ճշգրիտ գնահատումների և վաղաժամ հավասարակշռման գործարկիչների:

Գերգանձումը իրագործման լուրջ ռիսկեր է պարունակում: 4.2 Վ-ի գերազանցումը առաջացնում է անոդի լիթիումի ծածկույթ: Էլեկտրոլիտը սկսում է օքսիդանալ՝ առաջացնելով գազ։ Քանի որ քսակի բջիջները չունեն կոշտ գլանաձև պատյան, գազի այս արտադրությունն ուղղակիորեն հանգեցնում է մեխանիկական այտուցման: Այտուցված բջիջները ճնշում են գործադրում հարակից բջիջների վրա՝ վտանգելով ամբողջ մոդուլի կառուցվածքային ամբողջականությունը և պոտենցիալ պատռելով ալյումինե լամինատե տոպրակը:

Ինժեներները բախվում են գնահատման հստակ չափման՝ կապված առավելագույն լիցքավորման սահմանների հետ: Ամբողջական 4,2 Վ լիցքավորումը քաղում է գնահատված հզորության 100%-ը, բայց ընդգծում է ներքին քիմիան: Լիցքավորումը սահմանափակելով 4,0 Վ կամ 4,1 Վ-ով, գրավում է հզորության մոտավորապես 80%-ից 90%-ը: Շրջանակի այս աննշան կրճատումը կտրուկ նվազեցնում է մեխանիկական սթրեսը և երկարացնում փաթեթի ընդհանուր ցիկլի կյանքը: Ստացիոնար պահեստավորման ծրագրերի համար այս փոխզիջումը գրեթե միշտ արժե կատարել:

Լիցքաթափման անջատման լարում (2,5 – 2,8 վ)

Լիցքաթափման անջատման լարումը նշում է շահագործման բացարձակ ստորին սահմանը: Այս շեմին բջիջը համարվում է լիովին սպառված՝ հասնելով 0% լիցքավորման վիճակի: NMC քիմիայի համար արտադրողները սովորաբար սահմանում են այս սահմանը 2,5 Վ-ից 2,8 Վ-ի միջև բեռի տակ: Այս կետից ցածր էներգիայի արդյունահանումը ապահովում է աննշան հավելյալ գործարկման ժամանակ, սակայն ներկայացնում է հսկայական քիմիական ռիսկեր:

Լիցքաթափման կորը առանձնանում է հստակ 'ծնկի' շուրջ 3.2V: Այս կետից ցածր լարումը ընկնում է ժայռից: Գործնականում օգտագործելի էներգիա չի մնացել 3.0 Վ-ից 2.5 Վ-ի միջև: Բջիջը այս խորը արտանետման գոտի մղելը վտանգավոր է և հակաարդյունավետ:

2,5 Վ-ից ցածր լիցքաթափումը սկսում է պղնձի տարրալուծումը: Անոդի վրա պղնձի հոսանքի կոլեկտորը սկսում է քայքայվել և լուծարվել էլեկտրոլիտի մեջ: Երբ դուք հետագայում լիցքավորեք բջիջը, այս լուծված պղնձի իոնները նստվածք են ստանում: Նրանք ձևավորում են մետաղական դենդրիտներ, որոնք ծակում են բաժանարարը։

Սա ներքին կարճ միացումներ է ստեղծում: Խորը արտանետումից վնասված բջիջը կարող է թվալ, որ մի քանի ցիկլ նորմալ է գործում, նախքան հանկարծակի ձախողումը: Հզորության մշտական ​​կորուստը երաշխավորված է: Դա կանխելու համար համակարգի դիզայներները պետք է կիրառեն խիստ ցածր լարման անջատումներ և՛ ապարատային, և՛ ծրագրային մակարդակներում՝ ապահովելով, որ BMS-ը ֆիզիկապես անջատում է բեռը մինչև բջիջները հասնեն այս կրիտիկական շեմին:

Դինամիկ լարման վարքագիծը NMC քսակ բջիջներում

Լարման անկում ծանրաբեռնվածության տակ (WOT և բարձր արտահոսքի սցենարներ)

Ներքին դիմադրությունը (IR) առաջացնում է մի երևույթ, որը հայտնի է որպես լարման անկում բարձր հոսանքի լիցքաթափման իրադարձությունների ժամանակ: Երբ էլեկտրական մեքենայի օպերատորը պահանջում է Wide Open Throttle (WOT), շարժիչը մարտկոցի փաթեթից մեծ ամպեր է քաշում: Համաձայն Օհմի օրենքի՝ այս բարձր հոսանքը, որը բազմապատկվում է բջջի ներքին դիմադրության դեմ, հանգեցնում է տերմինալների լարման անմիջական անկմանը:

Ամուր համակարգ նախագծելու համար դուք պետք է չափեք ընդունելի անկումը: Եկեք նայենք գործնական հաշվարկին. Եթե ​​բջիջն ունի 2 միլիօմ (0,002 ohms) ներքին դիմադրություն, և դուք քաշում եք 100 ամպեր, ապա լարման անկումը V = I * R = 100 * 0,002 = 0,2 Վ է: WOT միջոցառման ժամանակ մեկ բջջի 0,2 Վ-ից մինչև 0,4 Վ ժամանակավոր անկումը լիովին բնորոշ է: Ճշգրիտ մեծությունը մեծապես կախված է պահանջվող հատուկ C-ի արագությունից և բջջի DC ներքին դիմադրությունից (DCIR): Ավելի հաստ ներդիրներով և օպտիմիզացված քիմիայով բարձր արդյունավետությամբ բջիջներն ավելի քիչ են թուլանում:

Սա BMS ծրագրավորման համար ստեղծում է բարդ խնդրի շրջանակ: Համակարգը պետք է տարբերի իրական սպառված բջիջը և լարման ժամանակավոր անկումը մեծ բեռի տակ: Եթե ​​BMS-ը հենվում է լարման կոշտ, ակնթարթային անջատման վրա, WOT իրադարձությունը 30% SoC-ում կարող է քաշել տերմինալային լարումը 2,8 Վ-ից ցածր: Սա հանգեցնում է համակարգի վաղաժամ և վտանգավոր անջատմանը մեքենա վարելիս: Այս դինամիկ վարքագիծը կառավարելու համար դուք պետք է կիրառեք հետաձգված պաշտպանության շեմեր:

Լիցքավորման վիճակը (SoC) ընդդեմ բաց շղթայի լարման (OCV) կորի

NMC քիմիան ցուցադրում է հստակ, ոչ գծային լիցքաթափման կոր: Այս լայն, թեք կորը կտրուկ հակադրվում է LiFePO4 մարտկոցների չափազանց հարթ լիցքաթափման պրոֆիլին: NMC կորի թեքվածությունը որոշ չափով հեշտացնում է մնացյալ հզորության գնահատումը միայն լարման հիման վրա, բայց միայն խիստ հանգստի պայմաններում:

Կորը ներկայացնում է երկար սարահարթի շրջան՝ մոտավորապես 3,9 Վ-ից 3,4 Վ-ի միջև: Այս պատուհանում լարումը դանդաղ և անշեղորեն նվազում է, երբ բջիջը լիցքաթափվում է: Վերևի ծայրում (4,2 Վ-ից մինչև 3,9 Վ) և ներքևի ծայրում (3,4 Վ-ից մինչև 2,8 Վ), լարման անկումը կտրուկ և արագ է: Այս ոչ գծային վարքագիծը բարդացնում է իրական ժամանակի կարողությունների հետագծումը:

Մոտավոր լիցքավորման վիճակ (SoC)	Հանգիստ բաց շղթայի լարման (OCV)	լիցքաթափման կորի փուլ
100%	4.20 Վ	Կտրուկ կաթիլ
80%	3,95 Վ	Մտնելով սարահարթ
50%	3.70 Վ	Միջին բարձրավանդակ (անվանական)
20%	3.45 Վ	Դուրս գալով սարահարթից
0%	2.80V - 3.00V	Կտրուկ անկում (կտրվածք)

SoC-ի գնահատման համար բացառապես լարման վրա հիմնվելը մնում է անբավարար ակտիվ NMC բջիջների համար: Քանի որ լարումը թուլանում է ծանրաբեռնվածության և հանգստի ժամանակ հետընթացի ժամանակ, լարման որոնման պարզ աղյուսակը ցույց կտա վայրի տատանումները շահագործման ընթացքում: Դուք պետք է օգտագործեք Coulomb-ի հաշվարկը BMS-ում: Կուլոնյան հաշվումը չափում է տուփից ներս և դուրս հոսող ճշգրիտ հոսանքը՝ ժամանակի ընթացքում ինտեգրելով այս տվյալները՝ ապահովելով բարձր ճշգրիտ, կայուն SoC տոկոս:

Բարձր արդյունավետության ընտրանքների գնահատում. Farasis P76D Pouch Cell-ի բնութագրերը

Հզորության և լարման գնահատականներ

Վերլուծելով Farasis P76D քսակի բջիջների բնութագրերը հստակ չափանիշ են ապահովում բարձր հզորության NMC տեխնոլոգիայի համար: Այս հատուկ բջիջը ապահովում է զգալի 76Ah հզորություն՝ այն դարձնելով իդեալական էներգախիտ մոդուլների դիզայնի համար: Լարման պարամետրերը համընկնում են NMC քիմիայի բարձրագույն ստանդարտների հետ:

Անվանական լարումը գտնվում է 3,7 Վ-ի վրա, ինչը ցույց է տալիս լիցքաթափման ընթացքում ամուր սարահարթի շրջանը: Առաջարկվող լիցքավորման սահմանաչափը խստորեն սահմանափակված է 4,2 Վ-ով, մինչդեռ լիցքաթափման ստանդարտ անջատումը սահմանվում է 2,75 Վ-ով: Այս վարկանիշները տալիս են էներգիայի խտության բացառիկ չափումներ՝ թույլ տալով ինժեներներին առավելագույն կիլովատ/ժամը հավաքել սահմանափակ ֆիզիկական հետքերով: Այս խցերի լայն ներդիրները հատուկ նախագծված են բարձր շարունակական լիցքաթափման հոսանքների համար՝ նվազագույնի հասցնելով տեղայնացված ջեռուցումը:

Կիրառման համապատասխանություն և մասշտաբայնություն

Farasis P76D-ի ջերմային բնութագրերը և լիցքաթափման հնարավորությունները կատարելապես համընկնում են հաջողության չափանիշների հետ EV շարժիչների և էներգիայի պահպանման պահանջկոտ հավելվածներում: Մեկ բջիջի բարձր հզորությունը նվազեցնում է փաթեթում պահանջվող զուգահեռ կապերի քանակը: Սա հեշտացնում է ավտոբուսի կառուցվածքը, նվազեցնում է պահանջվող լազերային եռակցման քանակը և վերացնում պոտենցիալ ձախողման կետերը:

Այնուամենայնիվ, լայնաֆորմատ քսակի բջիջների օգտագործումը ներկայացնում է հատուկ մեխանիկական սահմանափակումներ: Քսակի բջիջները բնականաբար ընդարձակվում և կծկվում են նորմալ լիցքավորման և լիցքաթափման ցիկլերի ընթացքում: Դուք պետք է տեղադրեք նախագծված սեղմման թիթեղներ և փրփուր բարձիկներ մոդուլի պատյանում: Պատշաճ մեխանիկական սեղմումը կառավարում է այս նորմալ ընդլայնումը, կանխում է ներքին շերտերի շերտազատումը և պահպանում է օպտիմալ շփումը էլեկտրոդների և բաժանարարի միջև: Առանց համապատասխան սեղմման, ներքին դիմադրությունը անշեղորեն կբարձրանա, քանի որ բջիջները ծերանում են:

BMS կոնֆիգուրացիա NMC քսակ բջիջների համար

Գերլարման պաշտպանության (OVP) և ցածր լարման պաշտպանության (UVP) կարգավորումներ

Ճշգրիտ BMS սահմանաչափերի սահմանումը NMC քիմիայի լուծման կարևոր մոտեցում է: Դուք չեք կարող ապավինել լռելյայն գործարանային պարամետրերին. դուք պետք է հարմարեցնեք շեմերը կոնկրետ բջջային տվյալների թերթիկին: Պատշաճ կոնֆիգուրացիան օգտագործում է աստիճանավոր մոտեցում՝ օգտագործելով և՛ զգուշացման մակարդակները, և՛ կոշտ անջատման մակարդակները:

1. OVP նախազգուշացման շեմը՝ սահմանել ~4,15 Վ: BMS-ը նախազգուշացում է առաջացնում և կարող է սկսել հավասարակշռումը կամ պահանջել լիցքավորման հոսանքի նվազեցում լիցքավորիչից CAN ավտոբուսի միջոցով:

2. OVP-ի անջատման շեմը. Սահմանված է խիստ 4,25 Վ-ի վրա: BMS-ը բացում է կոնտակտորը՝ ֆիզիկապես կտրելով լիցքավորման հոսանքը՝ կանխելու աղետալի գերլիցքավորումը:

3. UVP նախազգուշացման շեմը՝ սահմանել ~3.0V: Համակարգը նախազգուշացնում է օգտագործողին ցածր հզորության մասին և կարող է սահմանափակել շարժիչի ոլորող մոմենտը՝ սահմանափակելու ընթացիկ քաշը:

4. Ուլտրամանուշակագույն ճառագայթման անջատման շեմը. Սահմանված է 2,7 Վ-ից 2,8 Վ-ի միջև: BMS-ն ամբողջությամբ փակում է արտանետման ուղին` պղնձի տարրալուծումը կանխելու համար:

Դուք պետք է կարգավորեք հետաձգման ժամանակաչափերը այս UVP կարգավորումների համար: Սովորական 2-ից 5 վայրկյան ուշացումը կանխում է WOT-ի իրադարձությունների ժամանակ անցողիկ լարման անկումը անհանգստացնող անջատման պատճառ դառնալուց: Եթե ​​կոշտ արագացման ժամանակ լարումը իջնում ​​է 2,7 Վ-ից ընդամենը 500 միլիվայրկյանով, ապա ժմչփը կանխում է անջատումը: Եթե ​​լարումը մնում է 2,7 Վ-ից ցածր լրիվ 3 վայրկյան, BMS-ը ճանաչում է իսկապես սպառված բջիջը և բացում կոնտակտորը:

Բջիջների հավասարակշռման ռազմավարություններ

Բջջի հավասարակշռումը ապահովում է, որ մի շարք տողի բոլոր բջիջները միաժամանակ հասնում են առավելագույն լիցքավորմանը: Առանց հավասարակշռման, ամենացածր հզորությամբ բջիջը թելադրում է ամբողջ փաթեթի օգտագործելի էներգիան: Դուք պետք է ընտրեք ակտիվ և պասիվ հավասարակշռման ռազմավարությունների միջև՝ հիմնված փաթեթի չափի և կիրառման վրա:

Պասիվ հավասարակշռումը արյունահոսում է ավելորդ լարումը ամենաբարձր լիցքավորված բջիջներից՝ հոսանք ուղղելով շրջանցող դիմադրիչների միջով՝ էներգիան որպես ջերմություն ցրելով: Լավ համապատասխանեցված, բարձրորակ NMC տոպրակի բջիջների համար պասիվ հավասարակշռումը սովորաբար բավարար է: Հավասարակշռող հոսանքը սովորաբար փոքր է, տատանվում է 50 մԱ-ից մինչև 200 մԱ: Հիշեք, որ 50 մԱ արյունահոսող ռեզիստորի համար օրեր կպահանջվեն հավասարակշռությունից դուրս 76Ah բջիջը հավասարակշռելու համար, այդ իսկ պատճառով նստարանին սկզբնական վերին հավասարակշռումը կարևոր է մինչև փաթեթի վերջնական հավաքումը:

BMS-ը պետք է պասիվ հավասարակշռում սկսի միայն լիցքավորման ցիկլի ամենավերին մոտակայքում, սովորաբար յուրաքանչյուր բջջի 4,0 Վ-ից բարձր: Լիցքաթափման կորի հարթ հատվածում (մոտ 3,6 Վ) բջիջները հավասարակշռելու փորձը խիստ ռիսկային է: Քանի որ բարձրավանդակի շրջանում լարման տարբերությունները նվազագույն են, BMS-ը կարող է սխալ մեկնաբանել ներքին դիմադրության աննշան տատանումները որպես հզորության անհավասարակշռություն, ինչը հանգեցնում է հավասարակշռման սխալ և հակաարդյունավետ գործողությունների:

Ջերմաստիճանի փոխհատուցում և ջերմային սահմանափակումներ

Լարման շեմերը ստատիկ չեն. դրանք պետք է դինամիկ կերպով կարգավորվեն՝ ելնելով շրջակա միջավայրի և բջիջների ներքին ջերմաստիճանից: Ուժեղ BMS-ն օգտագործում է բազմաթիվ թերմիստորներ, որոնք ուղղակիորեն տեղադրված են բջջային ներդիրների և պարկի մարմինների վրա՝ իրական ժամանակում ջերմային տվյալները վերահսկելու համար: Թերմիստորների տեղադրումը ավտոբուսների վրա ապահովում է ամենաարագ արձագանքման ժամանակը բարձր հոսանքի ջեռուցումը հայտնաբերելու համար:

NMC բջիջների լիցքավորումը ցրտից (0°C) կամ ցածր ջերմաստիճանում (0°C) ներկայացնում է իրականացման լուրջ վտանգ: Ցածր ջերմաստիճաններում լիթիումի իոնների ներթափանցումը գրաֆիտի անոդի մեջ կտրուկ դանդաղում է: Եթե ​​դուք լիցքավորման ստանդարտ հոսանքներ եք կիրառում սառցակալման ջերմաստիճանում, ապա լիթիումի իոնները չեն կարող բավական արագ թափանցել անոդ: Նրանք կուտակվում են մակերեսի վրա՝ առաջացնելով մշտական ​​լիթիումապատում։

Դա կանխելու համար BMS-ը պետք է կիրառի խիստ ջերմային սահմանափակումներ: 5°C-ից ցածր BMS-ը պետք է խիստ նվազեցնի լիցքավորման թույլատրելի հոսանքը: 0°C կամ ցածր ջերմաստիճանում BMS-ը պետք է ամբողջությամբ անջատի լիցքավորման հոսանքը՝ միաժամանակ թույլ տալով ցածր արագությամբ լիցքաթափում: Բարձր ջերմաստիճանի անջատումները հավասարապես կարևոր են. լիցքավորումը և լիցքաթափումը պետք է անջատվեն, եթե բջիջների ջերմաստիճանը գերազանցում է 60°C-ը՝ ջերմային արտահոսքը կանխելու համար: Ակտիվ հեղուկ հովացման համակարգերը պետք է ինտեգրված լինեն BMS-ին, որպեսզի փաթեթը պահպանվի 20°C-ից 35°C օպտիմալ պատուհանում:

Լիցքավորման պրոֆիլներ և կյանքի ցիկլի օպտիմիզացում

The Constant Current / Constant Voltage (CC/CV) ցիկլը

Բարձր մակարդակի NMC փաթեթները պահանջում են խիստ մշտական ​​հոսանքի / մշտական ​​լարման (CC/CV) լիցքավորման պրոֆիլ: Այս երկփուլ գործընթացը ապահովում է անվտանգ, ամբողջական լիցքավորում՝ առանց լարման առավելագույն շեմերը գերազանցելու: Դուք պետք է ծրագրավորեք ձեր լիցքավորման սարքավորումը, որպեսզի հետևի այս ճշգրիտ հաջորդականությանը:

Զանգվածային փուլի (CC) ընթացքում լիցքավորիչը մշտական, առավելագույն թույլատրելի հոսանք է հաղորդում մարտկոցի փաթեթին: Լարումը անշեղորեն բարձրանում է, քանի որ փաթեթը կլանում է էներգիան: Այս փուլը շարունակվում է այնքան ժամանակ, մինչև փաթեթի ամենաբարձր բջիջը հասնի թիրախային ներծծվող լարմանը՝ սովորաբար 4,2 Վ: CC փուլը ապահովում է ընդհանուր լիցքի մոտավորապես 80%-ից 90%-ը: Ավելի բարձր ներքին դիմադրություն ունեցող բջիջները ավելի վաղ կհասնեն այս լարման շեմին՝ լիցքավորիչը վաղաժամ տեղափոխելով հաջորդ փուլ:

Թիրախային լարման հարվածից հետո լիցքավորիչը անցնում է կլանման փուլին (CV): Լիցքավորիչը կատարյալ լարումը պահում է 4,2 Վ-ում: Երբ բջիջը հասնում է ամբողջական հագեցվածության, նրա ներքին դիմադրությունը հետ է մղվում, ինչի հետևանքով ընդունված հոսանքը բնականաբար նվազում է: Այս ընթացիկ կոնաձևի հիման վրա լիցքավորումը դադարեցնելը կարևոր է: Լիցքավորման ցիկլը պետք է ամբողջությամբ ավարտվի, երբ հոսանքն իջնի մինչև կանխորոշված ​​շեմը, սովորաբար 0,05C: Բջիջը 4.2 Վ-ում անորոշ ժամանակ պահելը առաջացնում է միկրո գերլիցքավորում և արագ քայքայում:

Ընդհանուր արժեքի վրա ազդող գործոններ. կարողություն ընդդեմ երկարակեցության

Թիրախային լիցքավորման լարման կարգավորումը պահանջում է որոշումների շրջանակ՝ հիմնված ձեր հատուկ կիրառական նպատակների վրա: Դուք պետք է գնահատեք փոխզիջումը բացարձակ առավելագույն միջակայքի և ողջ կյանքի ընթացքում էներգիայի թողունակության միջև:

Թիրախային լիցքավորման լարման	Օգտագործելի հզորությունը մեկ ցիկլի	Մոտավոր ցիկլի կյանքը	Առաջնային օգտագործման դեպք
4.20 Վ	100%	500 - 800 ցիկլեր	Performance EVs, Drones
4.10 Վ	~90%	1200 - 1500 ցիկլեր	Ուղևորատար EVs, ծովային
4,05 Վ	~80%	2000+ ցիկլեր	Grid Storage, Solar Banks

NMC փաթեթը 4,2 Վ լիցքավորելը ապահովում է առավելագույն անմիջական տիրույթ, սակայն լարում է կաթոդի կառուցվածքը, ինչը հանգեցնում է կյանքի ավելի կարճ տեւողության: Նպատակային լարման իջեցումը մինչև 4,05 Վ զոհաբերում է հզորության վերին 20%-ը: Այնուամենայնիվ, քիմիական սթրեսի այս կրճատումը կարող է հեշտությամբ կրկնապատկել կամ եռապատկել փաթեթի ընդհանուր ցիկլի կյանքը: Անշարժ պահեստավորման կամ այն ​​ծրագրերի համար, որտեղ ամենօրյա առավելագույն միջակայքը կարևոր չէ, լիցքավորման լարման իջեցումը տալիս է անհամեմատ գերազանցող ընդհանուր կյանքի էներգիայի թողունակություն:

Եզրակացություն

NMC քիմիայի անվտանգ և արդյունավետ տեղակայումը կախված է 2.5V–4.2V գործառնական պատուհանի խստիվ պահպանումից: Համակարգի իրական հուսալիությունը պահանջում է դինամիկ BMS կոնֆիգուրացիա, որն ակտիվորեն հաշվի է առնում լարման անկումը, ջերմաստիճանի տատանումները և որոշակի ցիկլի կյանքի նպատակները: Սարքավորումների ընտրությունը և ծրագրային ապահովման պարամետրերը պետք է աշխատեն կատարյալ համաժամացման մեջ:

Ձեր մարտկոցի համակարգի դիզայնը ապահովելու համար կատարեք հետևյալ գործող քայլերը.

1. Վերանայեք ձեր բջջային արտադրողի տվյալների թերթիկները՝ հանելու ճշգրիտ DC ներքին դիմադրությունը և առավելագույն շարունակական C-ի սահմանները ձեր հատուկ մոդուլների համար:

2. Սահմանեք ձեր հավելվածի ցիկլի կյանքի պահանջները՝ հաստատուն թիրախային լիցքավորման լարման հաստատման համար՝ որոշելով 4,2 Վ առավելագույն հզորության կամ 4,05 Վ՝ երկարակեցության համար:

3. Ծրագրավորեք ձեր BMS-ը 3 վայրկյան ուշացումով թերլարման պաշտպանության շեմի վրա՝ բարձր հոսանքի արագացման իրադարձությունների ժամանակ անհանգստության անջատումը կանխելու համար:

4. Նախատիպեք ձեր CC/CV լիցքավորման պրոֆիլը մոդելավորված բեռնվածքի պայմաններում՝ ստուգելու համար, որ լիցքավորման դադարեցումը տեղի է ունենում հենց 0,05C հոսանքի նվազման դեպքում:

5. Բջջի ընտրության և համակարգի ճարտարապետության հետ կապված մասնագիտացված ինժեներական աջակցության համար, կապվեք մեզ հետ՝ ձեր BMS պարամետրերը վերին աստիճանի սարքավորումների հետ հավասարեցնելու համար:

ՀՏՀ

Q: Ո՞րն է բացարձակ առավելագույն լարումը NMC քսակ բջիջի համար:

A: Բացարձակ առավելագույն տերմինալային լարումը 4,20 Վ է մեկ բջջի համար: Այս սահմանը գերազանցելը անդառնալի քիմիական վնաս է պատճառում, ներառյալ լիթիումի ծածկումը, էլեկտրոլիտի օքսիդացումը, գազի առաջացումը և պարկի մեխանիկական այտուցումը:

Հարց. Որքա՞ն ցածր կարող եք անվտանգ լիցքաթափել NMC մարտկոցը նախքան վնաս պատճառելը:

A: Անվտանգ ստորին սահմանը սովորաբար 2.5V-ից 2.8V է բեռի տակ: 2,5 Վ-ից ցածր լիցքաթափումը հանգեցնում է անոդի պղնձի հոսանքի կոլեկտորի լուծարմանը, ինչը հանգեցնում է ներքին կարճ միացման և հզորության մշտական ​​կորստի:

Հարց. Որքա՞ն առավելագույն լարման անկում է ընդունելի մեկ խցում լայն բաց շնչափողի (WOT) ժամանակ:

A: WOT-ի նման ծանր բեռի ժամանակ, լարման ժամանակավոր անկումը 0,2 Վ-ից մինչև 0,4 Վ մեկ բջջի համար նորմալ է: Ճշգրիտ անկումը կախված է բջջի ներքին դիմադրությունից և կոնկրետ ընթացիկ ձգումից: BMS-ի ուշացումները պետք է կանխեն այս անկման անջատումը:

Հ. Ինչու՞ է բջջի տերմինալային լարումը ավելի բարձր լիցքավորումից անմիջապես հետո:

A: Դա պայմանավորված է մակերեսային լիցքավորմամբ: Բջջի ներսում քիմիական ռեակցիաները ժամանակ են պահանջում լիցքավորման հոսանքը դադարելուց հետո հավասարակշռության հասնելու համար: Լարումը, բնականաբար, մի քանի ժամվա ընթացքում կնվազի իր իսկական բաց շղթայի լարման (OCV):

Հարց. Ինչպե՞ս է լիցքավորման լարման սահմանափակումը բարելավում մարտկոցի ցիկլի կյանքը:

A: 4.2V լիցքավորումը առավելագույն ճնշում է գործադրում կաթոդի կառուցվածքի վրա: Սահմանափակելով առավելագույն լիցքը 4,05 Վ կամ 4,1 Վ, դուք նվազեցնում եք այս քիմիական և մեխանիկական սթրեսը: Սա զոհաբերում է օգտագործելի հզորության փոքր քանակությունը, բայց կարող է կրկնապատկել լիցքավորման ցիկլերի ընդհանուր թիվը, որը կարող է դիմանալ մարտկոցին: