Wat ass Iwwerspannung?
Krut en Uruff vun engem Packintegrator zu Ohio leschten Dënschdeg. Si haten e 14S LFP Pack deen aus enger Solarinstallatioun zréckkoum mat zwou Zellen déi 3.91V liesen. LFP. Sollt ni eppes iwwer 3.65V am normale Gebrauch gesinn. D'Zellen hu vu baussen gutt ausgesinn, awer wa mir eng opgemaach hunn, war d'Kathodefolie un de Kanten brong ginn. Klassesch overcharge Schued.
Et stellt sech eraus datt se e Bläi-Sauerladeger benotzt hunn. De Client huet et ersat well d'Original gestuerwen ass. Bläi-saier 48V Ladegeräter stellt 58,4V Schwämm aus. Op engem 14S LFP Pack deen op 4.17V pro Zell funktionnéiert. Kee Problem fir Bläi-Sauer. Grousse Problem fir LFP.
Dës Zort Saach geschitt méi wéi d'Leit zouginn.
Iwwerspannung bedeit eng Zell laanscht seng maximal bewäert Ladespannung ze drécken. D'Zuel hänkt vun der Chemie of. NMC an NCA erop op 4.20V. E puer héich-NMC Varianten ginn op 4,35V bewäert, awer dat sinn Spezialzellen an Dir musst wëssen wat Dir mat hinnen maacht. LFP Chimie huet eng 3.65V Plafong. LTO ass ongeféier 2,85V. Dës Zuelen kommen aus dem Zell Verkeefer Dateblatt. Ignoréieren se an Dir wäert Problemer hunn.
Intern Zell Degradatioun
Wat an der Zell bei Iwwerspannung geschitt ass net komplizéiert. D'Kathodematerial wëll Sauerstoff opginn wann Dir ze vill Lithium draus forcéiert. Dee Sauerstoff reagéiert mam Elektrolyt. Mëttlerweil fänkt d'Lithiummetall op der Anode Uewerfläch aus, well d'Graphit net séier genuch Ionen absorbéiere kann. D'Platéierung ass schlecht aus zwee Grënn. Et ass irreversibel Kapazitéitsverloscht an et erstellt Dendriten, déi schlussendlech d'Zelle intern kuerz kënne maachen.
Vill Leit mengen datt et Marge an der 4.20V Spezifizéierung agebaut ass. Et gëtt net.
Zellhersteller setzen dës Limit op de Punkt wou d'Degradatioun inakzeptabel gëtt. Eemol op 4.25V goen ass wahrscheinlech gutt. Gitt do all Zyklus wäert d'Zelle an e puer honnert Zyklen ëmbréngen anstatt e puer dausend. Gitt iwwer 4.30V an Dir kritt vläicht net e puer honnert Zyklen. Ech hunn Zelle gesinn op 4.35V no enger eenzeger Ladung. Hängt vun der Zell of.
D'Roll vun der BMS
De BMS soll dat opfänken. All Zell am Pak kritt seng eege Sënn Drot. Den AFE Chip liest all Zellspannungen a vergläicht géint eng Schwell. Wann eng Zell iwwer geet, stoppt d'Laden. Zimmlech einfach.
Ausser de BMS kann ausfalen. Ech hunn BMS Brieder mat kal solder Gelenker op der Sënn Drot kommentéieren gesinn. Eng Zell stoppt mat Berichterstattung an d'Firmware ass Standard op Null anstatt e Feeler ze markéieren. Ech hunn AFE Chips gesinn déi aus Kal iwwer Temperatur dreiwen. Dem TI säi BQ76940 ass allgemeng zolidd awer déi eeler BQ76925 hat Problemer mat der interner Referenzverrécklung. Bëlleg Chinese AFE Chips kënnen iwwerall sinn.
Balance ass méi wichteg wéi d'Leit mengen. E Pak mat zéng Zellen an der Serie wäert e bësse Verbreedung an der Kapazitéit hunn. Eng Zell trefft voll Ladung virun deenen aneren. Wann d'Balancen ze lues ass, setzt d'Héichzelle bei 4.20V wärend de Stroum weider an de Pak fléisst. D'Spannung op där Zell kräizt erop. Mat passive Balancen sidd Dir limitéiert wéi vill Hëtzt Dir duerch d'Bluttresistenz dumpe kënnt. Déi meescht Designen lafen 50mA bis 100mA Balancestroum. Wann Är Zellen mat méi wéi e puer Prozent net passend sinn, ass dat vläicht net genuch.
Aktiv Gläichgewiicht bewegt Ladung vun héich Zellen op niddereg Zellen amplaz et ze verbrennen. Méi deier. Méi komplex. Maacht sënnvoll fir grouss Päck, wou d'verschwenden Energie bäidréit oder fir Uwendungen wou Dir keng Kapazitéitsverbreedung toleréiere kënnt.
Chargeur Design ass déi aner Halschent vun der Equatioun. A schalt Converter mat sloppy Feedback Regulatioun wäert iwwer liicht Laascht overshoot. Ech hunn Ladegeräter gemooss déi 42.5V ausginn wann de Pack manner wéi 100mA no Enn vun der Ladung zitt. Dat extra hallef Volt verdeelt iwwer zéng Zellen ass 50mV all. Keng Katastroph awer et setzt sech mat deenen aneren Toleranzen op.
Temperaturkompensatioun am Ladegerät ass och wichteg. Lithiumzellen sollen op eng méi niddereg Spannung laden wann se waarm sinn. E puer Ladegeräter passen den CV Setpoint op Basis vun engem Thermistor un. Déi meescht bëlleg sinn net. E Pak, deen an der Sonn bei 45C sëtzt, gëtt op déi normal 4,20V pro Zell gelueden, gëtt effektiv iwwerlaascht.
Zwee Schutzschichten si besser wéi eng. De BMS iwwerwaacht Zellspannungen. E sekundäre Schutz IC kann Packspannung kucken an e FET schneiden wann eppes falsch geet. Fir den Ohio Pack, deen dës ganz Diskussioun ugefaang huet, gouf et weder. Si haten en domm BMS deen nëmmen balancéiert huet. Kee Schutz. De Client huet ugeholl datt de Ladegerät et géif handhaben. Schlecht Viraussetzung.
Design Checkliste
Wann Dir Packs designt ass d'Checklëscht zimlech kuerz.
- Benotzt e BMS mat realen Zell-Niveau OVP.
- Setzt d'Schwell mat e puer Marge, vläicht 4.18V fir NMC.
- Vergewëssert Iech datt d'Balancen mat Ärer Zellverbreedung halen kann.
- Qualifizéiert den Ladegeräter iwwer seng Operatiounsenveloppe net nëmme bei Raumtemperatur op der Bank.
- Füügt e sekundäre Schutzwee wann d'Applikatioun et justifiéiert.
Den Ohio Pack gëtt nei opgebaut mat engem richtege BMS an engem Chargeur spezifizéiert fir LFP. Deier Lektioun. Kéint méi schlëmm ginn. Keen gouf verwonnt an näischt huet gebrannt. Dat ass net ëmmer wéi dës Geschichten ophalen.
