NMC қапшығының ұяшық кернеуі түсіндірілді: номиналды кернеу, өшіру кернеуі және BMS параметрлері

NMC дорба ұяшықтары жоғары энергия тығыздығын жеңіл, кеңістікті үнемдейтін пішіммен біріктіреді, бұл оларды электрлік көліктерге, дрондарға, роботтарға, өнеркәсіптік жабдықтарға, теңіз жүйелеріне және реттелетін батарея жинақтарына қолайлы етеді.

Дегенмен, NMC катод химиясын сипаттайды, ал 'қапшық' ұяшық пішімін сипаттайды. Ешбір терминнің өзі кернеудің дұрыс шектерін анықтамайды. Номиналды кернеу, максималды зарядтау кернеуі, разрядты өшіру кернеуі, ток шектері және температура шектері әрқашан таңдалған ұяшық үшін бекітілген деректер парағынан расталуы керек.

Көптеген кәдімгі NMC/графит ұяшықтары үшін номиналды кернеу шамамен 3,6 В-тан 3,7 В-қа дейін, зарядтау кернеуінің мақсаты әдетте 4,20 В және разрядтың соңғы кернеуі көбінесе 2,5 В пен 3,0 В арасында болады. Бұл әдеттегі мәндер — әрбір NMC қалта ұяшығы үшін әмбебап параметрлер емес.

Негізгі қорытындылар

• Әдеттегі NMC қалта ұяшығының номиналды кернеуі шамамен 3,6 В пен 3,7 В аралығында болады.

• Көптеген стандартты NMC/графит ұяшықтары 4,20 В CC/CV зарядтау профилін пайдаланады, бірақ нақты шек ұяшық деректер парағынан келуі керек.

• Көрсетілген разрядты ажырату әдетте ұяшық дизайнына және сынақ шарттарына байланысты 2,5 В және 3,0 В арасында болады.

• BMS қорғау шектері қалыпты жұмыс мақсаттары емес, төтенше жағдайдан қорғау шектері болып табылады.

• Жүктемедегі ұяшық кернеуі ішкі және қосылым кедергісіне байланысты ашық тізбектегі кернеуден төмен.

• Жұмыс кезінде заряд күйін дәл бағалау үшін тек кернеу жеткіліксіз.

• Жоғарғы зарядтау кернеуін төмендету немесе жұмыс істейтін SOC терезесін тарылту қызмет мерзімін ұзартуы мүмкін, бірақ нәтиже ұяшыққа және қолданбаға тән.

Әдеттегі NMC дорбасының ұяшық кернеуінің параметрлері

Келесі мәндер жүйені алдын ала жоспарлау үшін пайдалы, бірақ олар өндірушінің деректер кестесін алмастырмауы керек.

Параметр	типтік анықтамалық диапазон	Инженерлік қолдану
Номиналды кернеу	3,6В–3,7В	Пакет кернеуі және энергияның алдын ала есептеулері
Зарядтау кернеуі	Әдетте 4,20 В	Зарядтағыштың CC/CV параметрі
Разрядтың соңындағы кернеу	Әдетте 2,5-3,0 В	Сыйымдылық сынағы және төменгі жұмыс шегі
Жоғары ұяшықты ескерту	Арнайы қолданба	Заряд ағымының төмендеуі немесе пайдаланушы ескертуі
Ұяшықтарды асқын кернеуден қорғау	Деректер парағы мен төзімділікке негізделген	Төтенше жағдайда зарядты ажырату
Төмен жасушалық ескерту	Арнайы қолданба	Қуаттың төмендеуі немесе батареяның аздығы туралы ескерту
Ұяшықтарды төмен кернеуден қорғау	Деректер парағы және жүктеме негізінде	Авариялық разрядты ажырату

Кейбір NMC ұяшықтары осы типтік мәндерден тыс кернеу шектеулерін пайдаланады. Жоғары вольтты ұяшықтардың конструкциялары, қуат ұяшықтары және энергия ұяшықтары бірдей номиналды сыйымдылықты бөліссе де, әртүрлі талаптарға ие болуы мүмкін.

Номиналды кернеу нені білдіреді?

Номиналды кернеу - ұяшықтарды анықтау, бумаларды есептеу және энергияны бағалау үшін қолданылатын орташа жұмыс кернеуі. Бұл ұяшық толық разряд циклі бойы сақтайтын кернеу емес.

Толық зарядталған кәдімгі NMC ұяшығы 4,20 В шамасында басталуы мүмкін, содан кейін энергия жойылған сайын біртіндеп төмендеуі мүмкін. Өлшенетін кернеуге мыналар әсер етеді:

• Айыптау жағдайы

• Зарядтау немесе разрядтау тогы

• Жасуша температурасы

• Жасуша төзімділігі

• Жасуша жасы және денсаулық жағдайы

• Зарядтау немесе зарядтаудан кейінгі демалыс уақыты

Алдын ала энергияны есептеу үшін:

Ұяшық энергиясы (Вт сағ) ≈ номиналды кернеу (V) × сыйымдылығы (Ач)

Мысалы, 3,7В деп есептелген 76Ач ұяшықта келесі номиналды энергия болады:

3,7В × 76Ач = 281,2Вт сағ

Бұл номиналды есептеу. Қолданылатын нақты энергия толық кернеу қисығына, токқа, температураға және жүйенің жоғарғы және төменгі кернеу шектеріне байланысты.

Пакет кернеуін есептеу

Тізбектей қосылған ұяшықтар кернеуді арттырады. Параллель қосылған ұяшықтар қуат пен ток мүмкіндігін арттырады.

Ұяшық деректер парағы мынаны көрсетсе:

• Номиналды кернеу: 3,7 В

• Зарядтау кернеуінің шегі: 4,20 В

• Разрядтың соңындағы кернеу: 2,75 В

14S қаптамасында:

• Номиналды пакет кернеуі: 14 × 3,7 В = 51,8 В

• Максималды заряд кернеуі: 14 × 4,20 В = 58,8 В

• Деректер парағы негізіндегі разрядтың соңындағы кернеу: 14 × 2,75 В = 38,5 В

Соңғы жабдық тек жарнамаланған номиналды кернеуде ғана емес, жиынтық кернеудің толық диапазонында дұрыс жұмыс істеуі керек.

Қозғалтқышты реттегіштер, инверторлар, тұрақты/тұрақты ток түрлендіргіштері, контакторлар, сақтандырғыштар, конденсаторлар және алдын ала зарядтау тізбектері максималды орамдағы кернеумен тексерілуі керек. Төменгі жұмыс шегі сонымен қатар ең жоғары ток сұранысы кезінде кернеудің төмендеуін ескеруі керек.

Максималды зарядтау кернеуі және CC/CV зарядтау

Көптеген кәдімгі NMC қалта ұяшықтары 4,20 В тұрақты ток/тұрақты кернеу зарядтау профилін пайдаланады.

Тұрақты ток кезеңінде зарядтағыш ұяшық кернеуі көтерілген кезде рұқсат етілген зарядтау тогын береді. Бума зарядтағыштың кернеуіне жеткенде, зарядтау тұрақты кернеу кезеңіне өтеді.

Тұрақты кернеу кезеңінде зарядтау құрылғысы мақсатты кернеуді ұстайды, ал зарядтау тогы біртіндеп төмендейді. Ток ұяшық өндірушісі көрсеткен мәнге жеткенде немесе басқа бекітілген тоқтату шарты орындалғанда зарядтау аяқталуы керек.

Нақты зарядтау профилі мыналарды анықтауы керек:

• Максималды зарядтау тогы

• Ұяшық пен буманың максималды кернеуі

• Тұрақты кернеу нысанасы

• Зарядтауды тоқтату тогы

• Максималды зарядтау уақыты

• Рұқсат етілген зарядтау температурасы диапазоны

• Қайта зарядтау немесе қалпына келтіру шарттары

BMS қалыпты заряд реттегіші ретінде пайдаланылмауы керек. Зарядтағыш кернеу мен токты дұрыс реттеуі керек, ал BMS зарядтағыш немесе жүйені басқару сәтсіз болған жағдайда тәуелсіз қорғанысты қамтамасыз етеді.

4,20 В әрбір NMC ұяшығы үшін абсолютті шек пе?

Жоқ.

4,20 В заряд нысанасы көптеген NMC/графит ұяшықтары үшін ортақ, бірақ ол әмбебап емес. Әртүрлі электродтар және ұяшық конструкциялары әртүрлі максималды зарядтау кернеулерін қолдануы мүмкін.

BMS асқын кернеу шегі бекітілген ұяшық спецификациясынан таңдалуы және мыналармен үйлестірілуі керек:

• Зарядтағыштың кернеуіне төзімділік

• BMS кернеуді өлшеу дәлдігі

• Сымдарды қосу және сезу қатесі

• Анықтаудың кешігуі

• Жасуша теңгерімсіздігі

• Температура

• Қажетті қауіпсіздік шегі

Әрбір NMC BMS 4,25 В мәніне орнату сияқты бір әмбебап мәнді жариялау ұсынылмайды. Бір ұяшық үшін қолайлы мән екіншісінің рұқсат етілген кернеуінен асып кетуі мүмкін.

Разрядты өшіру кернеуі

Разрядтың соңындағы кернеу - бұл белгіленген сынақ жағдайларында номиналды қуатты өлшеу кезінде өндіруші пайдаланатын төменгі кернеу.

NMC ұяшықтары үшін бұл мән әдетте шамамен 2,5 В және 3,0 В арасында болады, бірақ нақты сан ұяшық дизайнына байланысты өзгеруі мүмкін. Ол автоматты түрде күнделікті қалыпты жұмыс мақсатына айналмауы керек.

Деректер парағының минимумына жақын жұмыс істеу аздап көбірек өлшенген сыйымдылықты қамтамасыз етуі мүмкін, бірақ ол сонымен бірге мыналарға әкелуі мүмкін:

• Жүктеме кезінде кернеудің төмендеуі

• Суық температурада бұрын төмен вольтты өшіру

• Разрядтың соңына жақын қуат азаяды

• Жасушалық теңгерімсіздікке сезімталдықтың жоғарылауы

• Ең әлсіз сериялы ұяшықты шамадан тыс зарядтау қаупі жоғары

• Қызмет ету мерзімінің қысқаруы мүмкін

Тұрақты немесе қатты шамадан тыс разряд электродтарды және қатты электролит интерфазасын зақымдауы мүмкін. Тізбектей жалғанған бумада бір әлсіз ұяшық таусылғаннан кейін үздіксіз ток бұл ұяшықты кері айналдыруы мүмкін. Қатты шамадан тыс разряд жағдайында мыс-ток-коллектордың еруі және ішкі қысқа тұйықталу механизмдері болуы мүмкін.

Сондықтан ұяшық рұқсат етілген төменгі шегінен асып кетпей тұрып, BMS жүктемені ажыратуы керек.

Жүктеме кезінде кернеудің төмендеуі

Жүктемеде өлшенген ұяшық кернеуі ұяшықтағы ашық тізбектегі бос кернеуден төмен. Бұл айырмашылық әдетте кернеудің төмендеуі деп аталады.

Жеңілдетілген бағалау дегеніміз:

Кернеудің төмендеуі ≈ ток × қарсылық

Егер ұяшықтың тұрақты ток кедергісі 2мОм болса және ток 100А болса:

ΔV = 100A × 0,002Ω = 0,20В

Дегенмен, нақты қаптамаға қарсылық мыналарды қамтиды:

• Ұяшық қойындылары

• Шиналар

• Дәнекерленген немесе бұрандалы қосылыстар

• Сақтандырғыштар мен контакторлар

• Кабельдер мен қосқыштар

• Токтың параллельді топтық таралуы

Қарсылық температураға, заряд күйіне және қартаюға байланысты да өзгереді. Сондықтан суық немесе ескі ұяшық бөлме температурасында сыналған жаңа ұяшыққа қарағанда кернеудің төмендеуіне ұшырауы мүмкін.

BMS қысқа өтпелі шөгу мен шынайы таусылған жасушаны ажыратуы керек. Сондықтан төмен кернеуден қорғау әдетте расталған анықтау кешігуін және қалпына келтіру гистерезисін қамтиды.

Әмбебап қауіпсіз кідіріс жоқ. Ол нақты ұяшықты, жүктеме профилін, ең төменгі жұмыс температурасын және ең нашар жағдайдағы қаптаманың қарсылығын пайдаланып тексерілуі керек.

Ашық тізбектегі кернеу және заряд күйі

Ашық тізбектегі кернеу - зарядтау немесе разряд тогы тоқтағаннан кейін және ұяшықта демалуға жеткілікті уақыт болғаннан кейін өлшенетін ұяшық кернеуі.

Зарядтаудан кейін бірден кернеу толығымен босаңсыған мәннен жоғары болуы мүмкін. Қатты разрядтан кейін жүктеме жойылғаннан кейін кернеу жоғарылауы мүмкін. Қажетті релаксация уақыты ұяшыққа, температураға және бағалау әдісімен талап етілетін дәлдікке байланысты.

Сондықтан арнайы ұяшық үшін OCV–SoC кестесі жасалуы немесе жеткізілуі керек. Жалпы кесте әрбір NMC тұжырымын дәл көрсете алмайды.

Жұмыс кезінде сенімді BMS әдетте мыналарды біріктіреді:

• Кулон санауы

• Ұялы кернеуді өлшеу

• Температуралық компенсация

• Қолайлы демалыс кезеңдерінде OCV түзету

• Сыйымдылық пен денсаулық жағдайын бағалау

• Қарсылық немесе үлгіге негізделген түзету

Кулондық санау пайдалы, бірақ тоқ сенсорының ауытқуы және сыйымдылықты бағалау қателері уақыт өте келе жинақталады. SoC дрейфін болдырмау үшін мерзімді түзету қажет.

Ұсынылатын BMS конфигурациялау әдісі

Келесі кесте конфигурация логикасын сипаттайды. Ол әдейі әмбебап кернеу мәндерін қамтамасыз етпейді.

BMS параметрінің	ұсынылатын негізі
Жоғары ұяшықты ескерту	Зарядтағышқа немесе контроллерге токты азайтуға мүмкіндік беру үшін қорғаныс өшіру нүктесінің астына орнатыңыз
Ұяшықтарды асқын кернеуден қорғау	Ұяшықтың рұқсат етілген максималды кернеуімен және барлық өлшеу және зарядтағыш рұқсат етілгенімен үйлестіріңіз
Артық кернеуді босату	Сәйкес гистерезиспен сапар шегінен төмен орнатыңыз
Төмен жасушалық ескерту	Ажыратпас бұрын пайдалы ескерту немесе қуатты азайту үшін жеткілікті жоғары орнатыңыз
Ұяшықтарды төмен кернеуден қорғау	Бекітілген төменгі шекті тұрақты түрде бұзғанға дейін жасушаны қорғаңыз
Төмен кернеудің кешігуі	Өтпелі кернеудің төмендеуіне және қолданбаның ең жоғары жүктеме ұзақтығына қарсы тексеріңіз
Төмен кернеуді босату	Қауіпсіз қалпына келтіру және қайта зарядтау әрекетін анықтаңыз
Бастапқы кернеуді теңестіру	Ұяшықтың жоғарғы SOC кернеуінің әрекеті мен зарядтау стратегиясын таңдаңыз
Баланс дифференциалы	Өлшеу дәлдігіне, ұяшықтарды сәйкестендіруге және қажетті бума өнімділігіне негізделген
Зарядтау температурасының шектері	Ұяшық деректер кестесін және расталған заряд-токты төмендету картасын орындаңыз
Шығару температурасының шектері	Ұяшық деректер парағы мен жүйенің жылу дизайнын орындаңыз

Қорғаныс конфигурациясы сонымен қатар ақауларды тіркеуді, қалпына келтіру шарттарын, зарядтағыш байланысын, контактордың әрекетін және ақаулық автоматты немесе қолмен қалпына келтіруді қажет ететінін анықтауы керек.

Жасуша теңгерімі

Тізбектей жалғанған аккумулятор жинағында ең аз қолданылатын сыйымдылығы бар ұяшық немесе параллель топ бүкіл буманың энергиясын шектейді.

Пассивті теңгерімдеу резисторлар арқылы жоғары вольтты ұяшықтардан энергияның аз мөлшерін алып тастайды. Белсенді теңдестіру энергияны жасушалар немесе топтар арасында тасымалдайды және үлкен пакеттерде немесе теңгерімсіздігі жоғары жүйелерде пайдалы болуы мүмкін.

Баланс-ток таңдауы ұяшық сыйымдылығына байланысты болуы керек.

Мысалы, 76Аh ұяшықтағы 1% сыйымдылық айырмашылығы мынаған тең:

76Ач × 1% = 0,76Ач

100 мА пассивті теңгерімдеу тогы кезінде идеалды теңестіру уақыты:

0,76Ач ÷ 0,10А = 7,6 сағат

Нақты уақыт ұзағырақ болады, себебі теңгерімдеу тек зарядтау циклінің бір бөлігінде жұмыс істей алады және температура, жұмыс циклі немесе BMS өлшеу кестесімен шектелуі мүмкін.

SOC диапазонының жоғарғы бөлігіне жақын теңгерімдеу жиі NMC үшін пайдалы, себебі кернеу айырмашылықтарын түсіндіру оңайырақ болады. Дегенмен, әмбебап '4,0 В-тан жоғары теңгерімдеуді бастау' ережесін ұяшықтың OCV қисығы мен пакеттің зарядтау стратегиясын қарастырмай қолданбау керек.

Құрастыру алдында ұяшықтарды жақсы сәйкестендіру маңызды болып қала береді. Кішігірім теңгерімдеу тізбегі үлкен сыйымдылықты немесе жоғары сыйымдылықтағы ұяшықты қаптамадағы қарсылық сәйкессіздігін жылдам түзете алмайды.

Температураны қорғау

NMC заряды мен разрядының шектері температураға қатты тәуелді.

Кәдімгі графит-анодты литий-ионды ұяшықты төмен температурада зарядтау, әсіресе жоғары зарядтау токында литий қаптау қаупін арттыруы мүмкін. Көптеген ұяшықтар 0°C-тан төмен зарядтауға рұқсат бермейді, ал кейбіреулері белгіленген төмен температура диапазонында тек төмендетілген токқа мүмкіндік береді.

BMS ұяшық өндірушісі ұсынған нақты температура шектерін және токты азайту картасын орындауы керек.

Температура сенсорының орналасуы модульдің дизайнын көрсетуі керек. Өкіл ұяшық беттерінде, құлақшаларда, шиналарда немесе белгілі термиялық ыстық нүктелерде сенсорлар қажет болуы мүмкін. Ең жақсы орын негізгі алаңдаушылық ұяшықтардағы температура, табанды қыздыру, қосылым кедергісі немесе салқындату жүйесінің өнімділігі болып табылатындығына байланысты.

Жылулық дизайн келесі жағдайларда расталуы керек:

• Максималды үздіксіз заряд

• Максималды үздіксіз разряд

• Пик-ток жұмысы

• Төмен температурада зарядтау

• Жоғары температурада жұмыс істеу

• Салқындату жүйесінің ақауы

• Жасушадан жасушаға температураның өзгеруі

NMC дорбасының жасушаларының қызмет ету мерзімін ұзарту

Өте жоғары SOC кезінде уақытты қысқарту және қажетсіз терең разрядты болдырмау NMC батареясының қызмет ету мерзімін ұзартуы мүмкін. Жоғарғы заряд кернеуін төмендету де деградацияны азайтуы мүмкін, бірақ таңдалған ұяшық үшін сыйымдылық пен өмірлік циклдің сәйкестігін өлшеу керек.

Белгілі бір кернеуге зарядтау әрқашан екі немесе үш циклдің қызмет ету мерзімін ұзартады деп уәде беру дұрыс емес.

Батареяның ескіруіне мыналар да әсер етеді:

• Жасуша температурасы

• Зарядтау және разряд жылдамдығы

• Шығару тереңдігі

• Орташа SOC

• SOC сақтау

• Максималды кернеуде жұмсалған уақыт

• Механикалық қысым

• Ұяшықтың сәйкестігі

• Салқындату біркелкілігі

Әрбір циклде максималды энергияны қажет етпейтін қолданбалар үшін инженерлік топ тар SOC терезесін бағалай алады. Соңғы параметр циклді сынауға және тұтынушының кепілдігі мен орындалу уақытының мақсаттарына негізделуі керек.

Поуч-клетканың механикалық ойлары

Қалта ұяшықтары дұрыс электр параметрлерін ғана қажет етеді. Олардың ламинатталған қоршауы қатты цилиндрлік немесе призмалық металл корпус сияқты құрылымдық қолдауды қамтамасыз етпейді.

Толық модуль дизайны мыналарды ескеруі керек:

• Өндіруші көрсеткен қысу немесе шектеу

• Жасушаның өмір бойы кеңеюі

• Жапсырмалар мен шеттердің айналасындағы оқшаулау

• Пункция мен қажалудан қорғау

• Шинаның икемділігі және ілмекті штамм

• Салқындату контактісі және температураның біркелкілігі

• Өндірістік төзімділіктер үшін рұқсат

• Қалыпты емес ісінуді анықтау

Ісіну қартаю, жоғары температура, шамадан тыс зарядтау немесе басқа қалыпты емес жағдайлармен байланысты болуы мүмкін. Электрлік немесе химиялық зақымдалған ұяшықты жасыру үшін компрессияны қолдануға болмайды.

Мысал: Farasis P76D ұяшығы бар буманы конфигурациялау

Егер жоба Farasis P76D немесе басқа үлкен форматты 76Ah NMC қалта ұяшығын пайдаланса, инженерлік процесс нақты ұяшықты қайта қарау және өндіріс партиясы үшін өндіруші бекіткен ағымдағы деректер парағынан басталуы керек.

Кем дегенде растаңыз:

• Номиналды кернеу және қуаттылық

• Максималды заряд кернеуі

• Ұсынылатын және абсолютті разряд шектері

• Стандартты және максималды зарядтау тогы

• Үздіксіз және импульстік разрядтық ток

• Тұрақты токтың ішкі кедергісі

• Температуралық шектеулер

• Жасуша өлшемдері және ісіну мүмкіндігі

• Сығымдау талаптары

• Циклдік сынақ шарттары

Бекітілген спецификацияда 3,7В номиналды кернеу, 4,20 В максималды зарядтау кернеуі және 2,75 В разрядтың аяқталу кернеуі көрсетілген болса, бұл мәндерді қаптаманы есептеу үшін пайдалануға болады. Содан кейін BMS шекті мәндері сәйкес маржалармен әзірленіп, пакет деңгейіндегі тестілеу арқылы тексерілуі керек.

Жалпы NMC параметрлерін бұл тексерусіз ешқашан тікелей өндірістік микробағдарламаға көшірмеу керек.

Батарея жинағын іске қосуды тексеру тізімі

NMC қалталы батарея жинағын шығармас бұрын мыналарды тексеріңіз:

1. Ағымдағы ұяшық деректер парағы мен спецификацияны қайта қарауды растаңыз.

2. Нақты сериялар санауынан номиналды, максималды және ең төменгі бума кернеуін есептеңіз.

3. Инвертормен, қозғалтқыш контроллерімен, зарядтағышпен және тұрақты/тұрақты ток түрлендіргішімен үйлесімділікті растаңыз.

4. Зарядтау құрылғысының кернеуі, ток және тоқтату шарттарын бағдарлама.

5. BMS ескертулерін, қорғаныс шегін, кідірістерді, гистерезис пен қалпына келтіру логикасын конфигурациялаңыз.

6. Қорғаныс талдауына BMS және зарядтау құрылғысының өлшем рұқсаттарын қосыңыз.

7. Максималды ток, төмен SOC және ең төменгі жұмыс температурасында кернеудің төмендеуін растаңыз.

8. Температура сенсорының орналасуын және термиялық ажыратуларды тексеріңіз.

9. Теңдестіру тогының ұяшық сыйымдылығына және күтілетін сәйкессіздікке сәйкес келетінін растаңыз.

10. Температура мен қартаю жағдайларында SoC бағалауын калибрлеу.

11. Ашық сымды, асқын токты, қысқа тұйықталудан, асқын кернеуден және төмен кернеуден қорғауды сынаңыз.

12. Механикалық шектеуді, оқшаулауды, құлақшаны қолдауды және салқындатуды тексеріңіз.

13. Ұяшықтың қадағалану мүмкіндігін және бума деңгейіндегі сынақ деректерін жазыңыз.

Жиі қойылатын сұрақтар

NMC дорба ұяшығының номиналды кернеуі қандай?

Кәдімгі NMC қалта ұяшықтарының көпшілігі шамамен 3,6 В немесе 3,7 В номиналды деп бағаланады. Нақты мән өндірушінің сынақ әдісіне және ұяшық дизайнына байланысты.

NMC ұяшығының толық зарядталған кернеуі қандай?

Көптеген стандартты NMC/графит ұяшықтары зарядтау мақсаты ретінде 4,20 В пайдаланады. Кейбір ұяшық конструкциялары басқа мәнді пайдаланады, сондықтан бекітілген деректер парағы тексерілуі керек.

ҰМҚ разрядының дұрыс кесілген кернеуі қандай?

Ұяшыққа байланысты разрядтың соңғы кернеуі әдетте шамамен 2,5 В пен 3,0 В арасында болады. Қуат қолжетімділігін, суық температураның өнімділігін немесе қызмет ету мерзімін жақсарту үшін қалыпты жүйені өшіру жоғарырақ орнатылуы мүмкін.

Әрбір NMC BMS 4,25 В асқын кернеу параметрін пайдалана ала ма?

Жоқ. Асқын кернеу шегі таңдалған ұяшықтың рұқсат етілген максималды кернеуімен, зарядтағыштың төзімділігімен, BMS дәлдігімен және қорғаныс жауап беру уақытымен үйлестірілуі керек.

Неліктен ұяшық кернеуі жеделдету немесе басқа ең жоғары жүктеме кезінде төмендейді?

Ұяшық пен қаптаманың кедергісі арқылы өтетін ток кернеудің лезде төмендеуін тудырады. Суық температура, төмен SOC, қартаю және қосылымға төзімділік бұл шөгуді арттыруы мүмкін.

Жалғыз кернеу заряд күйінің дәл көрсеткішін бере ала ма?

Белсенді жұмыс кезінде емес. Дәл SoC бағалауы әдетте кулондық санауды, кернеуді, температураны, ұяшық үлгілерін және мерзімді OCV түзетуін біріктіреді.

BMS зарядтағышты ауыстыра ма?

Жоқ. Зарядтағыш дұрыс CC/CV профилін және зарядты тоқтатуды қамтамасыз етуі керек. BMS жасушаларды бақылайды және қалыптан тыс жағдайлардан тәуелсіз қорғанысты қамтамасыз етеді.

Қорытынды

NMC қалта ұяшықтарының кернеуін басқару интернет мәндерінің әмбебап жиынтығы емес, таңдалған ұяшықтың бекітілген деректер парағынан басталуы керек.

3,6 В - 3,7 В номиналды кернеу, 4,20 В зарядтау кернеуі және 2,5 В - 3,0 В разрядтың аяқталу кернеуі сияқты мәндер пайдалы анықтамалық нүктелер болып табылады, бірақ олар әрбір NMC қалта ұяшығы үшін дұрыс параметрлерді автоматты түрде анықтамайды.

Сенімді аккумулятор жинағы ұяшық сипаттамаларын, зарядтағышты басқаруды, BMS қорғанысын, температураны басқаруды, кернеудің төмендеуін сынауды, ұяшықтарды теңестіруді және ұяшықтағы механикалық қолдауды үйлестіреді.

Misen NMC қалта ұяшықтарын жеткізеді және ұяшықтарды таңдауды, спецификацияларды қарауды, BMS сәйкестігін және реттелетін батарея модулін әзірлеуді қолдайды. Ұяшықты таңдау процесін бастау үшін бізге қажетті орам кернеуін, сыйымдылықты, үздіксіз және максималды токты, жұмыс температурасын және орнатудың қолжетімді өлшемдерін жіберіңіз.

Жоғары энергия тығыздығы және форма факторының икемділігі NMC қапшық ұяшығы оны электрлік көліктер мен суды ағындылығы жоғары қолданбалар үшін таңдаулы етеді. Бұл артықшылықтар кернеуді басқаруда ымырасыз дәлдікті талап етеді. Кернеу сипаттамаларын қате түсіндіру цех пен далада ауыр зардаптарға әкеледі. Ауыр жүктеме кезінде кернеудің төмендеуін елемеу жүйенің жалған өшірілуін тудырады. Демалыс кернеуін дұрыс түсінбеу сыйымдылық көрсеткіштерінің дұрыс еместігін тудырады. Кесетін шектерді дұрыс конфигурациялау жасушаның тездетілген деградациясына, механикалық ісінуге немесе апатты термиялық қашуға әкеледі.

Ұяшықтарды таңдаудан қауіпсіз қаптама құрастыруға көшу үшін инженерлік топтар номиналды, ең жоғары және кесу кернеулерін дәл Батареяны басқару жүйесінің (BMS) параметрлерімен сәйкестендіруі керек. Бұл нұсқаулық сенімді орналастыру үшін қажетті кернеудің маңызды шектерін, динамикалық әрекеттерді және BMS конфигурацияларын бұзады. Сіз дәл қорғаныс шектерін орнатуды, динамикалық жүктеме әрекеттерін дәл түсіндіруді және максималды сыйымдылық пен ұзақ мерзімді сенімділікті теңестіретін зарядтау профильдерін конфигурациялауды үйренесіз.

Негізгі қорытындылар

• Кернеудің қатаң шекаралары: стандартты NMC химиясы қатаң 2,5 В (абсолюттік минимум) пен 4,2 В (абсолюттік максимум) терезеде қауіпсіз жұмыс істейді; бұл шектен асып кету қайтымсыз химиялық деградацияны тудырады.

• Динамикалық жүктемені ескеретін жайттар: Кең ашық дроссель (WOT) немесе жоғары ток тарту кезінде кернеудің төмендеуі ұяшықтардың қауіпсіздігін сақтай отырып, қолайсыздық тудырмау үшін BMS төмен кернеуден қорғауға қосылуы керек.

• Демалыс және белсенді кернеу: терминал кернеуі зарядталғаннан кейін (беттік заряд) бірден жасанды түрде жоғары болады және шын Ашық тізбек кернеуін (OCV) көрсету үшін реттеу кезеңін қажет етеді.

• BMS келісімге жатпайды: Тұрақты ток/тұрақты кернеу (CC/CV) профильдерін және дәл жоғары кернеуден/төмен кернеуден қорғауды (OVP/UVP) пайдаланатын дұрыс конфигурацияланған BMS барлық литий химияларында өмірлік циклді оңтайландыру және қауіпсіздік талаптарын сақтау үшін міндетті болып табылады.

• Циклдың қызмет ету мерзімін ұзарту: максималды зарядтау кернеуін 4,2В максимумының орнына 4,05V–4,1V дейін шектеу NMC дорба ұяшығының циклінің қызмет ету мерзімін экспоненциалды түрде арттыруы мүмкін, бұл ұзақ мерзімді сенімділік үшін жоғары деңгейлі сыйымдылықты жоғалтады.

Негізгі: NMC дорбасының ұяшық кернеуінің параметрлерін түсіну

Номиналды кернеу (3,6V – 3,7V) және пакетті конфигурациялау математикасы

Номиналды кернеу стандартты разряд циклі кезіндегі орташа жұмыс кернеуін білдіреді. Стандартты NMC (никель марганец кобальт) химиясы үшін бұл мән әдетте 3,6V және 3,7V аралығында болады. Бұл көрсеткішті толық зарядталған ұяшықты қалыпты жылдамдықпен, әдетте 0,2С-тан 0,5С-қа дейін зарядтау және бүкіл разряд қисығы бойынша медианалық кернеуді есептеу арқылы анықтаймыз. Бұл метрика орындықтағы барлық энергия есептеулері үшін негізгі негіз ретінде қызмет етеді.

Ватт-сағатпен (Вт/сағ) жалпы пакет энергиясын есептеу үшін номиналды кернеуді пайдаланасыз. Номиналды кернеуді ұяшықтың Ампер-сағат (Ач) сыйымдылығына көбейту жалпы энергияны береді. Батарея жинақтарын құрастырған кезде ұяшықтарды сериялы (S) және параллель (P) қосу арқылы осы номиналды кернеуді масштабтайсыз. Математика соңғы жүйе архитектурасын және құрамдастарды таңдауды белгілейді.

Бұл пакет деңгейіне қалай таралатынын қарастырайық. 14S (сериядағы 14 ұяшық) конфигурациясы шамамен 50,4 В (14 x 3,6 В) номиналды кернеуді береді. Толық зарядталған, бұл пакет 58,8 В (14 x 4,2 В) жетеді. 16S конфигурациясы номиналды кернеуді 57,6 В дейін итереді, ең жоғары заряд кернеуі 67,2 В. Сіз тек номиналды номиналды емес, барлық кернеуді өңдеу үшін қозғалтқыш контроллерлерін, инверторларды және алдын ала зарядтау тізбектерін жобалауыңыз керек. Егер контакторлардың өлшемін тек 50,4 В номиналды көрсеткішіне негізделетін болсаңыз, орам 58,8 В толық зарядталған кезде контактілерді дәнекерлеу қаупі бар.

Максималды зарядтау кернеуі (4,2 В), төзімділік шектері және тыныштық кернеуі

Стандартты NMC ұяшығы үшін абсолютті максималды терминал кернеуі 4,20 В құрайды. Өндірістік төзімділік әдетте бір ұяшық үшін ± 0,05 В қатаң ауытқуға мүмкіндік береді. Кернеуді осы шектен асып кету жасуша архитектурасында дереу және қайтымсыз химиялық бұзылуды тудырады. Сіз тек зарядтағыштың дисплейіне сене алмайсыз; бастапқы теңдестіру кезеңінде калибрленген мультиметрді пайдаланып ұяшық қойындыларындағы терминал кернеуін тексеру керек.

Беттік заряд уақытша тыныштық кернеу құбылысын тудырады. Зарядтау циклі аяқталғаннан кейін терминал кернеуі жасанды түрде жоғары болып шығады. Ішкі химия тепе-теңдікке жету үшін тұндыру кезеңін, көбінесе бірнеше сағатты қажет етеді. Осы тыныштық кезеңінен кейін ғана мультиметр шынайы ашық тізбек кернеуін (OCV) көрсетеді. Зарядтан кейінгі бірден кернеу негізінде BMS калибрлеу заряд күйін (SoC) дұрыс емес бағалауға және мерзімінен бұрын теңгерімдеу триггерлеріне әкеледі.

Шамадан тыс зарядтау іске асыруға үлкен қауіп төндіреді. 4,2 В-тан асса, анодта литиймен қаптау пайда болады. Электролит тотыға бастайды, газ түзеді. Қапшық жасушаларында қатты цилиндрлік қаптама болмағандықтан, бұл газдың пайда болуы тікелей механикалық ісінуге әкеледі. Ісінген жасушалар көрші жасушаларға қысым жасап, бүкіл модульдің құрылымдық тұтастығын бұзады және алюминий ламинат дорбасын жарып жіберуі мүмкін.

Инженерлер максималды заряд шектеріне қатысты нақты бағалау өлшеміне тап болады. Толық 4,2 В зарядтау номиналды қуаттың 100% шығарады, бірақ ішкі химияны күшейтеді. Зарядты 4,0 В немесе 4,1 В дейін шектеу сыйымдылықтың шамамен 80% - 90% алады. Ауқымның бұл аздап қысқаруы механикалық кернеуді күрт төмендетеді және қаптаманың жалпы циклінің қызмет ету мерзімін ұзартады. Стационарлық сақтау қолданбалары үшін бұл айырбастау әрқашан дерлік жасауға тұрарлық.

Разрядты өшіру кернеуі (2,5 В – 2,8 В)

Разрядты өшіру кернеуі жұмыстың абсолютті төменгі шегін белгілейді. Бұл шектерде ұяшық толығымен таусылған болып саналады, ол 0% заряд күйіне жетеді. NMC химиясы үшін өндірушілер әдетте бұл шекті жүктеме кезінде 2,5 В және 2,8 В арасында анықтайды. Осы нүктеден төмен энергияны алу елеусіз қосымша жұмыс уақытын қамтамасыз етеді, бірақ үлкен химиялық тәуекелдерді тудырады.

Разряд қисығында 3,2 В шамасында айқын 'тізе' бар. Осы нүктеден төмен кернеу жартастан түседі. 3,0 В пен 2,5 В арасында қолдануға болатын қуат іс жүзінде қалмайды. Жасушаны осы терең разряд аймағына итеру қауіпті және кері нәтиже береді.

2,5 В төмен терең разряд мыстың еруін бастайды. Анодтағы мыс ток жинағышы бұзылып, электролитке ери бастайды. Кейіннен ұяшықты қайта зарядтаған кезде, бұл еріген мыс иондары тұнбаға түседі. Олар сепараторды тесіп өтетін металл дендриттер түзеді.

Бұл ішкі қысқа тұйықталуларды тудырады. Терең разрядтан зақымдалған жасуша кенет істен шыққанға дейін бірнеше цикл қалыпты жұмыс істейтін болып көрінуі мүмкін. Тұрақты сыйымдылықты жоғалтуға кепілдік беріледі. Бұған жол бермеу үшін жүйе дизайнерлері аппараттық және бағдарламалық жасақтама деңгейлерінде қатаң төмен вольтты өшірулерді енгізуі керек, бұл ұяшықтар осы маңызды шекке жеткенге дейін BMS жүктемені физикалық түрде ажыратуын қамтамасыз етуі керек.

NMC дорба ұяшықтарындағы динамикалық кернеу әрекеті

Жүктеме астында кернеудің төмендеуі (WOT және жоғары ағызу сценарийлері)

Ішкі кедергі (ИК) жоғары ток разряды оқиғалары кезінде кернеудің төмендеуі деп аталатын құбылысты тудырады. Электрлік көлік операторы Wide Open Throttle (WOT) функциясын талап еткенде, мотор батарея жинағынан үлкен ток күшін тартады. Ом заңына сәйкес, ұяшықтың ішкі кедергісіне қарсы көбейетін бұл жоғары ток терминалдардағы кернеудің бірден төмендеуіне әкеледі.

Мықты жүйені жобалау үшін қолайлы шөгуді сандық түрде анықтау керек. Практикалық есептеуді қарастырайық. Егер ұяшықта 2 миллиом (0,002 Ом) ішкі кедергі болса және сіз 100 ампер тартсаңыз, кернеудің төмендеуі V = I * R = 100 * 0,002 = 0,2 В болады. WOT оқиғасы кезінде бір ұяшыққа 0,2В-дан 0,4В-қа дейінгі уақытша құлдырау толығымен тән. Нақты шамасы талап етілетін нақты C жылдамдығына және ұяшықтың тұрақты токтың ішкі кедергісіне (DCIR) байланысты. Қалың құлақшалары және оңтайландырылған химиясы бар өнімділігі жоғары ұяшықтар азырақ шөгуді көрсетеді.

Бұл BMS бағдарламалау үшін күрделі мәселе шеңберін жасайды. Жүйе шын мәнінде таусылған ұяшықты және ауыр жүктеме кезінде уақытша кернеудің төмендеуін ажыратуы керек. Егер BMS қатты, лездік кернеуді өшіруге сүйенсе, 30% SoC кезінде WOT оқиғасы терминал кернеуін 2,8 В-тан төмен түсіруі мүмкін. Бұл көлік жүргізу кезінде жүйенің мерзімінен бұрын және қауіпті өшірілуіне әкеледі. Осы динамикалық әрекетті басқару үшін уақытқа кешіктірілген қорғау шегін енгізу керек.

Заряд күйі (SoC) және ашық тізбектегі кернеу (OCV) қисығы

NMC химиясы айқын, сызықты емес разряд қисығын көрсетеді. Бұл кең, көлбеу қисық LiFePO4 батареяларының өте тегіс разряд профиліне күрт қарама-қайшы келеді. NMC қисығының көлбеу сипаты тек кернеуге негізделген, бірақ қатаң демалыс жағдайында ғана қалған қуатты бағалауды біршама жеңілдетеді.

Қисық шамамен 3,9 В пен 3,4 В аралығындағы ұзын үстірт аймағын көрсетеді. Бұл терезеде ұяшық зарядсызданған кезде кернеу баяу және тұрақты түрде төмендейді. Жоғарғы жағында (4,2В - 3,9 В) және төменгі жағында (3,4 В - 2,8 В) кернеудің төмендеуі күрт және жылдам. Бұл сызықтық емес әрекет нақты уақыттағы сыйымдылықты бақылауды қиындатады.

Шамамен заряд күйі (SoC)	тыныштықтағы ашық тізбектің кернеуі (OCV)	разрядтың қисық фазасы
100%	4,20 В	Тік тамшы
80%	3,95 В	Платоға кіру
50%	3,70 В	Орташа үстірт (номиналды)
20%	3,45 В	Шығу платосы
0%	2,80 В - 3,00 В	Тік құлау (кесу)

SoC бағалауы үшін тек кернеуге сену белсенді NMC ұяшықтары үшін жеткіліксіз болып қалады. Жүктеме кезінде кернеу төмендеп, тыныштық кезінде қайта көтерілетіндіктен, қарапайым кернеуді іздеу кестесі жұмыс кезінде жабайы ауытқуларды көрсетеді. BMS ішінде кулондық санауды пайдалану керек. Кулондық санау орамдағы және одан шығатын нақты токты өлшейді, бұл деректерді уақыт өте дәл, тұрақты SoC пайызын қамтамасыз ету үшін біріктіреді.

Жоғары өнімділік опцияларын бағалау: Farasis P76D қалта ұяшығының техникалық сипаттамалары

Сыйымдылық және кернеу көрсеткіштері

талдау жасау Farasis P76D қапшық ұяшығының спецификациялары сыйымдылығы жоғары NMC технологиясының нақты көрсеткішін қамтамасыз етеді. Бұл арнайы ұяшық 76Ач үлкен сыйымдылықты қамтамасыз етеді, бұл оны энергияны қажет ететін модуль конструкциялары үшін өте қолайлы етеді. Кернеу параметрлері жоғарғы деңгейдегі NMC химия стандарттарына сәйкес келеді.

Номиналды кернеу 3,7 В деңгейінде болады, бұл разряд кезінде сенімді үстірт аймағын көрсетеді. Ұсынылған зарядтау шегі 4,2 ​​В деңгейінде қатаң шектелген, ал стандартты разрядты өшіру 2,75 В деңгейінде орнатылған. Бұл рейтингтер инженерлерге шектеулі физикалық іздерге максималды киловатт-сағат жинауға мүмкіндік беретін ерекше энергия тығыздығы көрсеткіштерін береді. Бұл ұяшықтардағы кең құлақшалар локализацияланған қыздыруды азайту кезінде жоғары үздіксіз разрядтық токтарды өңдеу үшін арнайы жасалған.

Қолданбаның жарамдылығы және ауқымдылығы

Farasis P76D жылу сипаттамалары мен разрядтық мүмкіндіктері EV жетектері мен қуатты сақтауды қажет ететін қосымшалардағы сәттілік критерийлеріне тамаша сәйкес келеді. Ұяшықтың жоғары сыйымдылығы бумада қажет параллель қосылымдардың санын азайтады. Бұл шинаның архитектурасын жеңілдетеді, қажетті лазерлік дәнекерлеулердің санын азайтады және ықтимал бұзылу нүктелерін жояды.

Дегенмен, үлкен форматты дорба ұяшықтарын пайдалану арнайы механикалық шектеулерді енгізеді. Қалта жасушалары қалыпты зарядтау және разряд циклдері кезінде табиғи түрде кеңейеді және жиырылады. Модуль корпусында жобаланған қысу тақталары мен көбік төсемдерін енгізу керек. Тиісті механикалық қысу осы қалыпты кеңеюді басқарады, ішкі қабаттардың қабаттасуын болдырмайды және электродтар мен сепаратор арасындағы оңтайлы байланысты сақтайды. Тиісті қысу болмаса, ішкі қарсылық жасуша қартаюына қарай тұрақты түрде көтеріледі.

NMC қалта ұяшықтарына арналған BMS конфигурациясы

Асқын кернеуден қорғау (OVP) және төмен кернеуден қорғау (UVP) параметрлері

Дәл BMS орнату нүктелерін анықтау NMC химиясы үшін шешудің шешуші тәсілі болып табылады. Сіз әдепкі зауыттық параметрлерге сене алмайсыз; шектерді арнайы ұяшық деректер парағына бейімдеу керек. Тиісті конфигурация ескерту деңгейлерін де, қатты ажырату деңгейлерін де пайдалана отырып, деңгейлі тәсілді пайдаланады.

1. OVP ескерту шегі: ~4,15 В мәніне орнатыңыз. BMS ескертуді іске қосады және CAN шинасы арқылы зарядтағыштан теңгерімдеуді бастауы немесе заряд тогын азайтуды сұрауы мүмкін.

2. OVP ажырату шегі: қатаң түрде 4,25 В деңгейінде орнатыңыз. BMS апатты шамадан тыс зарядтауды болдырмау үшін зарядтау тогын физикалық түрде үзіп, контакторды ашады.

3. UVP ескерту шегі: ~3,0 В мәніне орнатыңыз. Жүйе пайдаланушыны төмен сыйымдылық туралы ескертеді және ток тартуды шектеу үшін қозғалтқыш моментін шектеуі мүмкін.

4. UVP ажырату шегі: 2,7V және 2,8V арасында орнатыңыз. BMS мыстың еруін болдырмау үшін разряд жолын толығымен жауып тастайды.

Осы UVP параметрлері үшін кешіктіру таймерлерін конфигурациялау керек. Әдеттегі 2-ден 5 секундқа дейінгі кідіріс WOT оқиғалары кезінде өтпелі кернеудің төмендеуінің жағымсыз ажыратуды тудыруына жол бермейді. Қатты үдеу кезінде кернеу небәрі 500 миллисекундқа 2,7 В-тан төмен түссе, таймер өшіруді болдырмайды. Толық 3 секунд бойы кернеу 2,7 В-тан төмен қалса, BMS шынымен таусылған ұяшықты таниды және контакторды ашады.

Жасуша теңгерімінің стратегиялары

Ұяшықтарды теңдестіру сериялық жолдағы барлық ұяшықтардың бір уақытта максималды зарядқа жетуін қамтамасыз етеді. Теңгерімсіз, ең аз сыйымдылығы бар ұяшық бүкіл буманың пайдалануға болатын энергиясын белгілейді. Бума өлшемі мен қолданбаға негізделген белсенді және пассивті теңгерімдеу стратегияларын таңдауыңыз керек.

Пассивті теңдестіру токты айналып өту резисторлары арқылы бағыттау арқылы ең жоғары зарядталған ұяшықтардан артық кернеуді шығарады, энергияны жылу ретінде таратады. Сәйкес келетін, жоғары сапалы NMC қалта ұяшықтары үшін әдетте пассивті теңгерімдеу жеткілікті. Теңдестіру тогы әдетте аз, 50мА-дан 200мА-ға дейін. Есіңізде болсын, 50мА қан кету резисторы айтарлықтай теңгерімсіз 76Ah ұяшықты теңестіру үшін бірнеше күн қажет болады, сондықтан соңғы пакетті құрастыру алдында орындықтағы бастапқы теңгерімдеу өте маңызды.

BMS пассивті теңгерімдеуді зарядтау циклінің ең жоғарғы жағында ғана бастауы керек, әдетте әрбір ұяшыққа 4,0 В жоғары. Разряд қисығының тегіс бөлігінде (шамамен 3,6 В) жасушаларды теңестіруге әрекет жасау өте қауіпті. Үстірт аймағындағы кернеу айырмашылықтары минималды болғандықтан, BMS ішкі кедергідегі шамалы ауытқуларды сыйымдылықтың теңгерімсіздігі ретінде дұрыс емес және дұрыс емес теңдестіру әрекеттеріне әкеліп соғуы мүмкін.

Температуралық компенсация және термиялық шектеулер

Кернеудің шектері статикалық емес; олар қоршаған орта мен жасушаның ішкі температурасына қарай динамикалық түрде реттелуі керек. Мықты BMS нақты уақыттағы жылу деректерін бақылау үшін ұяшықтар мен дорба корпустарына тікелей орналастырылған бірнеше термисторларды пайдаланады. Шиналарға термисторларды орналастыру жоғары токты қыздыруды анықтау үшін ең жылдам жауап беру уақытын қамтамасыз етеді.

NMC ұяшықтарын мұздатылған (0°C) немесе одан төмен зарядтау іске асыруға үлкен қауіп төндіреді. Төмен температурада графиттік анодқа литий иондарының интеркалациясы күрт баяулайды. Мұздату температурасында стандартты зарядтау токтарын қолдансаңыз, литий иондары анодқа жеткілікті жылдам ене алмайды. Олар бетінде жиналып, тұрақты литий қаптауын тудырады.

Бұған жол бермеу үшін BMS қатаң термиялық шектеулерді орындауы керек. 5 ° C-тан төмен, BMS рұқсат етілген заряд тогын айтарлықтай төмендетуі керек. 0°C немесе одан төмен температурада BMS төмен жылдамдықты разрядқа рұқсат бере отырып, зарядтау тогын толығымен өшіруі керек. Жоғары температурадағы кесулер бірдей маңызды; термиялық ағып кетуді болдырмау үшін ұяшықтардың температурасы 60°C-тан асса, зарядтау мен разрядты өшіру керек. Белсенді сұйық салқындату жүйелері пакетті оңтайлы 20°C және 35°C терезе шегінде ұстау үшін BMS-пен біріктірілуі керек.

Зарядтау профильдері және өмірлік циклді оңтайландыру

Тұрақты ток / Тұрақты кернеу (CC/CV) циклі

Жоғары деңгейлі NMC бумалары қатаң Тұрақты ток / Тұрақты кернеу (CC/CV) зарядтау профилін қажет етеді. Бұл екі сатылы процесс максималды кернеу шегінен аспай қауіпсіз, толық зарядтауды қамтамасыз етеді. Зарядтау жабдығын дәл осы ретпен орындау үшін бағдарламалауыңыз керек.

Жаппай кезең (CC) кезінде зарядтағыш батарея жинағына тұрақты, максималды рұқсат етілген ток береді. Жинақ энергияны сіңірген сайын кернеу тұрақты түрде артады. Бұл кезең қаптамадағы ең жоғары ұяшық мақсатты сіңіру кернеуіне (әдетте 4,2 В) жеткенше жалғасады. CC фазасы жалпы зарядтың шамамен 80% - 90% жеткізеді. Ішкі кедергісі жоғары ұяшықтар бұл кернеу шегіне ертерек жетіп, зарядтағышты келесі фазаға мерзімінен бұрын ауыстырады.

Мақсатты кернеуге жеткеннен кейін зарядтағыш абсорбция кезеңіне (CV) ауысады. Зарядтағыш кернеуді 4,2 ​​В деңгейінде өте тұрақты ұстайды. Ұяшық толық қанықтылыққа жеткенде, оның ішкі кедергісі кері итеріліп, қабылданған ток табиғи түрде азаяды. Осы ағымдағы конустық негізінде зарядты тоқтату өте маңызды. Ток алдын ала белгіленген шекке (әдетте 0,05С) төмендеген кезде зарядтау циклі толығымен аяқталуы керек. Ұяшықты 4,2 В-та шексіз ұстау микро-шамадан тыс зарядтауды және тез тозуды тудырады.

Жалпы мән әсер ететін факторлар: сыйымдылық пен ұзақ өмір сүру

Мақсатты заряд кернеуін орнату арнайы қолданба мақсаттарына негізделген шешім шеңберін қажет етеді. Абсолютті максималды диапазон мен жалпы өмір бойы энергия өткізу қабілеті арасындағы айырбасты бағалау керек.

Мақсатты заряд кернеуі	Циклге	есептелген қызмет мерзімі	Негізгі пайдалану жағдайы
4,20 В	100%	500 - 800 Цикл	Өнімділік электр машиналары, дрондар
4,10 В	~90%	1200 - 1500 Цикл	Қалалық электр машиналары, теңіз
4,05 В	~80%	2000+ цикл	Тор қоймасы, күн батареялары

NMC бумасын 4,2 В-қа дейін зарядтау максималды жедел диапазонды қамтамасыз етеді, бірақ катод құрылымын күшейтеді, нәтижесінде қызмет ету мерзімі қысқарады. Мақсатты кернеуді 4,05 В дейін төмендету сыйымдылықтың жоғарғы 20% құрбан етеді. Дегенмен, химиялық кернеудің бұл төмендеуі қаптаманың жалпы циклінің мерзімін оңай екі немесе үш есе ұлғайта алады. Тұрақты сақтау немесе күнделікті максималды диапазон маңызды емес қолданбалар үшін зарядтау кернеуін төмендету жалпы қызмет ету мерзімінде айтарлықтай жоғары энергия өткізу қабілетін береді.

Қорытынды

NMC химиясының қауіпсіз және тиімді қолданылуы 2,5V–4,2V жұмыс терезесін қатаң сақтауға байланысты. Жүйенің шынайы сенімділігі кернеудің төмендеуін, температура ауытқуларын және циклдің нақты мақсаттарын белсенді түрде есепке алатын динамикалық BMS конфигурациясын қажет етеді. Аппараттық құралдарды таңдау және бағдарламалық құрал параметрлері тамаша синхрондау жағдайында жұмыс істеуі керек.

Батарея жүйесінің дизайнын қауіпсіздендіру үшін келесі әрекеттерді орындаңыз:

1. Арнайы модульдер үшін нақты тұрақты токтың ішкі кедергісін және максималды үздіксіз C жылдамдығы шектеулерін алу үшін ұяшық өндірушісінің деректер парағын қарап шығыңыз.

2. Максималды сыйымдылық үшін 4,2 В немесе ұзартылған ұзақ қызмет ету үшін 4,05 В арасында шешім қабылдап, нақты мақсатты заряд кернеуін орнату үшін қолданбаның циклінің қызмет ету талаптарын анықтаңыз.

3. Жоғары ток жеделдету оқиғалары кезінде жағымсыз өшіп қалудың алдын алу үшін төмен кернеуден қорғау шегінде 3 секундтық кешігумен BMS бағдарламасын бағдарламалаңыз.

4. Зарядтың тоқтатылуы дәл 0,05C ток конусталығында болатынын тексеру үшін модельденген жүктеме жағдайында CC/CV зарядтау профилін прототип жасаңыз.

5. Ұяшықты таңдауға және жүйе архитектурасына қатысты мамандандырылған инженерлік қолдау үшін, бізге хабарласыңыз . BMS параметрлерін жоғары деңгейлі аппараттық құралдармен теңестіру үшін

Жиі қойылатын сұрақтар

С: NMC қалта ұяшығы үшін абсолютті максималды кернеу қандай?

A: абсолютті максималды терминалдық кернеу бір ұяшыққа 4,20 В. Бұл шектен асып кету литиймен қаптауды, электролиттердің тотығуын, газдың түзілуін және дорбаның механикалық ісінуін қоса, қайтымсыз химиялық зақымдануды тудырады.

С: Зақым келтірмес бұрын NMC батареясын қаншалықты қауіпсіз зарядсыздандыруға болады?

A: Қауіпсіз төменгі шегі әдетте жүктеме кезінде 2,5 В - 2,8 В. 2,5 В төмен разрядтау анодтағы мыс ток жинағышының еруіне әкеледі, бұл ішкі қысқа тұйықталуға және тұрақты сыйымдылық жоғалуына әкеледі.

С: Wide Open Throttle (WOT) кезінде бір ұяшықтағы кернеудің максималды төмендеуі қаншалықты қолайлы?

A: WOT сияқты ауыр жүктеме оқиғасы кезінде бір ұяшыққа уақытша кернеудің 0,2В-тан 0,4В-қа дейін төмендеуі қалыпты жағдай болып табылады. Нақты құлдырау ұяшықтың ішкі кедергісіне және нақты ток тартуына байланысты. BMS кідірістері бұл тоқырауды өшіруді бастауға жол бермеуі керек.

С: Неліктен ұяшықтың терминалдық кернеуі зарядталғаннан кейін бірден жоғарырақ көрсетіледі?

A: Бұл беттік зарядқа байланысты. Зарядтау тогы тоқтағаннан кейін жасуша ішіндегі химиялық реакциялар тепе-теңдікке жету үшін уақытты қажет етеді. Кернеу табиғи түрде бірнеше сағат ішінде шын ашық тізбек кернеуіне (OCV) түседі.

С: Зарядтау кернеуін шектеу батареяның қызмет ету мерзімін қалай жақсартады?

A: 4,2 В-қа дейін зарядтау катод құрылымына максималды кернеу береді. Ең жоғары зарядты 4,05 В немесе 4,1 В дейін шектеу арқылы сіз осы химиялық және механикалық кернеуді азайтасыз. Бұл пайдалануға болатын сыйымдылықтың аз мөлшерін құрбан етеді, бірақ батарея шыдай алатын зарядтау циклдерінің жалпы санын екі есе арттыруы мүмкін.