ओव्हरकरंट म्हणजे काय?

ओव्हरकरंट म्हणजे बॅटरी ज्यासाठी तयार केली गेली होती त्यापेक्षा जास्त करंट वितरित करण्यास किंवा स्वीकारण्यास सांगितले जात आहे. तसे साधे. सेल गरम होतो, रसायनशास्त्रावर ताण येतो आणि कोणीही आत न आल्यास गोष्टी बाजूला होतात.

फील्ड रिटर्नमध्ये मला ही समस्या सतत दिसते. जळलेल्या ट्रेससह पॅक परत येतात, वितळलेले टॅब, पेशी जे बाहेरून चांगले दिसतात परंतु अंतर्गत मृत मोजतात. दहापैकी नऊ वेळा, कोणीतरी खूप विद्युत प्रवाह खेचला किंवा संरक्षण अयशस्वी झाले.

लिथियम पेशींना कठोर मर्यादा असतात. 10A साठी रेट केलेला सेल दिवसभर खोलीच्या तपमानावर 10A सहन करेल. ते 15A वर ढकलले जाते आणि अंतर्गत तापमान चढते. ते 30A वर पुश करा आणि काहीतरी देण्यापूर्वी तुमच्याकडे कदाचित काही सेकंद असतील.

लिथियम सेलमध्ये उष्णता निर्मिती I²R चे अनुसरण करते. सामान्य 18650 वर अंतर्गत प्रतिकार सेल आणि त्याच्या वयानुसार सुमारे 15-30mΩ बसतो. 25mΩ सेलवर संख्या चालवा.

10A: 10² × 0.025=2.5W वर 20A: 20² × 0.025=10W at 40A: 40² × 0.025=40W

त्या 40W ला स्टीलच्या डब्यात जाण्यासाठी कोठेही नाही. सेलचे तापमान वाढते. इलेक्ट्रोलाइट 80 डिग्रीच्या आसपास तुटण्यास सुरुवात होते. 130 डिग्रीच्या वर, विभाजक अयशस्वी होऊ शकतो. त्यानंतर, थर्मल रनअवे एक वास्तविक शक्यता बनते.

चार्जिंग ओव्हरकरंट समान भौतिकशास्त्राचे अनुसरण करते परंतु अतिरिक्त समस्येसह. लिथियम प्लेटिंग. पुश चार्ज करंट खूप जास्त आहे आणि योग्यरित्या इंटरकॅलेटिंग करण्याऐवजी एनोड पृष्ठभागावर लिथियम मेटल जमा होते. ते प्लेटिंग कायमस्वरूपी क्षमता कमी होते. यामुळे डेंड्राइट तयार होण्याचा धोकाही निर्माण होतो.

Overcurrent

बाह्य चड्डीउत्पादकांना कबूल करणे आवडते त्यापेक्षा अधिक घडते. एका बंदिस्तात एक सैल स्क्रू. फ्रेमवर घासणारी खराब झालेली वायर. पाणी प्रवेश एक प्रवाहकीय मार्ग तयार. मी रिकॉलवर काम केले जेथे पॅक कनेक्टरमध्ये डिझाईन दोष होता ज्यामुळे सकारात्मक पिन अंतर्भूत करताना संलग्नक जमिनीवर संपर्क करू देते. कोणी पकडण्याआधीच हजारो पॅक निघून गेले.

लोड दोषपॉवर टूल ऍप्लिकेशन्समध्ये सतत दिसणे. ब्रश केलेल्या मोटर्स 6-8x चालू असलेल्या प्रवाहावर थांबतात. FOC नियंत्रणासह ब्रशलेस स्टॉल अधिक चांगल्या प्रकारे हाताळते परंतु तरीही कठोरपणे वाढतात. मोटर कंट्रोलर त्याबद्दल काही करतो की नाही हे बॅटरी त्या स्पाइक पाहते.

चार्जर समस्यासूक्ष्म असण्याची प्रवृत्ती. 4S पॅकसाठी डिझाइन केलेले चार्जर 3S पॅकमध्ये प्लग केले आहे. व्होल्टेज मर्यादा अद्याप कार्य करू शकते, परंतु वर्तमान प्रोफाइल चुकीचे आहे. किंवा चार्जर सेन्स लाईन तुटते आणि चार्जर फक्त काहीतरी ट्रिप होईपर्यंत पूर्ण प्रवाह ढकलतो.

सेल जुळत नाहीमालिका पॅक मध्ये कपटी आहे. मालिकेतील चार सेल, त्यापैकी तीन 3000mAh, त्यापैकी एक प्रत्यक्षात 2700mAh आहे कारण ते सहा महिने गरम गोदामात बसले होते. तो कमकुवत सेल प्रथम पूर्ण चार्ज होतो. बाकीचे तिघे पुढे ढकलत राहतात. तो कमकुवत सेल ओव्हरचार्ज होतो, गॅस निर्माण करतो, गरम होतो आणि आता पॅक व्होल्टेज ठीक दिसत असताना एकाच सेलमध्ये स्थानिक ओव्हरकरंट स्थिती उद्भवते.

त्याचा तात्काळ परिणाम म्हणजे उष्णता. 2x रेटिंगवर सतत ओव्हरकरंट काही मिनिटांत बहुतेक सेल 60 अंशांच्या पुढे ढकलेल. सेल टिकून राहतो, कदाचित, परंतु सायकलच्या आयुष्याला मोठा फटका बसतो.

वारंवार होणाऱ्या घटनांमुळे संचयी नुकसान होते. एनोडवरील SEI थर जाड होतो. अंतर्गत प्रतिकार वाढतो. क्षमता कमी होते. 3000mAh आणि 20mΩ वर सुरू झालेला सेल 200 अपमानास्पद चक्रांनंतर 2400mAh आणि 35mΩ असू शकतो. त्याचा योग्य वापर करून 800 सायकल बनवली असती.

गंभीर अतिप्रवाह-शॉर्ट सर्किट परिस्थिती-सेकंदात सेल संपुष्टात येऊ शकते. सेलच्या अंतर्गत प्रतिकारशक्तीला जे काही मर्यादित करते तितके वर्तमान शिखर पोहोचते. पूर्ण चार्ज केलेले उच्च-निचरा 18650 हार्ड शॉर्टमध्ये 200-300A तात्काळ प्रवाह पाहू शकतो. टॅब वेल्ड्स बहुतेकदा प्रथम अपयशी बिंदू असतात. टॅब धरून ठेवल्यास, जेली रोल इतक्या वेगाने गरम होतो की काही सेकंदात वेंटिंग होते.

मी अशा पेशी पाहिल्या आहेत ज्यांनी प्रयोगशाळेत सकारात्मक कॅप लाँच केली आहे. शॉर्ट सर्किट प्रतिसादाची चाचणी करताना सुरक्षा चष्मा पर्यायी नसतात.

Overcurrent

चांगले पॅक डिझाइन एकाधिक संरक्षण यंत्रणा वापरते. कोणतेही एक उपकरण प्रत्येक अपयश मोड हाताळत नाही.

PTCsप्रतिष्ठित उत्पादकांकडून बहुतेक दंडगोलाकार पेशींमध्ये बसा. ते तपमानावर आधारित प्रवास करतात, थेट वर्तमान नाही. PTC 7A ठेवण्यासाठी रेट केले जाऊ शकते आणि 15A वर ट्रिप केली जाऊ शकते, परंतु ट्रिप यंत्रणा थर्मल आहे. प्रतिसाद वेळ संथ आहे-शेकडो मिलिसेकंद ते सेकंद. PTCs तुम्हाला कठीण शॉर्टपासून वाचवणार नाहीत. ते मध्यम ओव्हरकरंट हाताळतात आणि पॅक थंड होण्यासाठी वेळ देतात.

फ्यूजएकदा उडवा आणि उडून जा. पॅक-स्तरीय फ्यूज इनरश आणि ट्रान्झिएंट्ससाठी मार्जिनसह सामान्य ऑपरेटिंग करंटपेक्षा जास्त आकाराचे असतात. 10A सतत पॅक 15A जलद-ब्लो फ्यूज वापरू शकतो. फ्यूज PTC पेक्षा कमी वेगाने, विशेषत: उच्च फॉल्ट करंटवर 100ms च्या खाली साफ करतो. पण तो पॅक कायमचा मारून टाकतो. वॉरंटी दावे अनुसरण.

संरक्षण ICsसेन्स रेझिस्टरद्वारे प्रवाहाचे निरीक्षण करा. Seiko, TI आणि इतर मधील सामान्य भाग बाह्य प्रतिरोधक किंवा अंतर्गत हार्डकोडद्वारे प्रोग्राम करण्यायोग्य ओव्हरकरंट थ्रेशोल्ड प्रदान करतात. शोधण्यात विलंब सामान्यतः 8-24ms चालतो. शॉर्ट सर्किट शोधणे अधिक जलद असते, अनेकदा 500µs च्या खाली. पॅक डिस्कनेक्ट करण्यासाठी IC बाह्य FETs चालवतो.

सेन्स रेझिस्टर मूल्य महत्त्वाचे आहे. 5mΩ सेन्स रेझिस्टर चांगले रिझोल्यूशन देतो परंतु अधिक व्होल्टेज कमी करतो आणि उच्च प्रवाहांवर अधिक शक्ती नष्ट करतो. 2mΩ रेझिस्टर कमी उर्जा वाया घालवतो परंतु त्याला अधिक संवेदनशील फ्रंट एंड आवश्यक आहे. सध्याच्या वर्गानुसार बहुतेक ग्राहक पॅक 3-10mΩ वापरतात.

BMSमोठ्या पॅकमध्ये बुद्धिमत्ता जोडते. फक्त सहल/नाही-ट्रिप ऐवजी सक्रिय वर्तमान मर्यादित. तापमान-भरपाईचे थ्रेशोल्ड. निदानासाठी इव्हेंटचे लॉगिंग. एक चांगला BMS सेल तापमान वाढल्यामुळे ओव्हरकरंट मर्यादा कमी करते, डायनॅमिक लोड्समध्येही सेल त्यांच्या सुरक्षित ऑपरेटिंग विंडोमध्ये ठेवतात.

CIDsआतील पेशी अंतिम-मेकॅनिकल संरक्षण प्रदान करतात. करंट इंटरप्ट डिव्हाईस अंतर्गत दाब वाढल्यावर सक्रिय होते. CID सहलीपर्यंत, सेलने आधीच लक्षणीय ताण अनुभवला आहे. CID सक्रिय करणे म्हणजे सेल स्क्रॅप आहे.

डेटाशीट रेटिंग विशिष्ट परिस्थिती गृहीत धरतात. 15A साठी रेट केलेले Samsung 30Q सतत 25 अंश सभोवतालचे आणि पुरेसे कूलिंग गृहीत धरते. तो सेल इन्सुलेटेड एन्क्लोजरमध्ये 35 डिग्रीच्या वातावरणात चिकटवा आणि 15A सुरक्षित तापमानाच्या पुढे ढकलेल.

पल्स रेटिंग आकर्षक दिसतात परंतु स्ट्रिंग्स जोडलेल्या असतात. सेल 10 सेकंदांसाठी 30A चा दावा करू शकतो, परंतु ते गृहीत धरते की सेल 25 अंशांवर सुरू झाला आणि पुढील नाडीपूर्वी थंड होण्यासाठी वेळ आहे. रिकव्हरी वेळेशिवाय परत-ते-परत डाळी सतत विद्युत् प्रवाहाप्रमाणेच उष्णता जमा करतात.

चार्जिंग दर अनेकदा डिस्चार्ज दरांपेक्षा अधिक पुराणमतवादी असतात. 20A डिस्चार्ज हाताळणारी सेल केवळ 4A चार्ज सहन करू शकते. लिथियम प्लेटिंग धोका कारण आहे. सिलिकॉन-डोप केलेले एनोड असलेल्या काही नवीन पेशी चार्ज दरासाठी अधिक संवेदनशील असतात.

सेल वय सर्वकाही बदलते. 20mΩ अंतर्गत प्रतिकार असलेला नवीन सेल 30mΩ वर एका वर्षाच्या-जुन्या सेलपेक्षा 20A अधिक चांगल्या प्रकारे हाताळतो. पॅक संरक्षण हे जीवन प्रतिकारशक्तीच्या--समाप्तीसाठी जबाबदार असले पाहिजे, केवळ नवीन सेल चष्मा नाही.

प्रत्येक पॅक डिझाइनला ओव्हरकरंट प्रमाणीकरण आवश्यक आहे. चाचणी उपकरणे महत्त्वाची आहेत.

संरक्षणाच्या प्रतिसादापेक्षा इलेक्ट्रॉनिक भारांना विद्युत प्रवाह अधिक वेगाने बुडणे आवश्यक आहे. 10ms डिटेक्शन विलंब असलेल्या संरक्षण IC ला भार आवश्यक आहे जो 1ms अंतर्गत लक्ष्य प्रवाहापर्यंत पोहोचतो. स्लो लोड रॅम्प-अप संरक्षण ट्रिप लवकर करू देते आणि खोटा आत्मविश्वास देते.

वर्तमान मोजमाप बँडविड्थ आवश्यक आहे. 100A वर 10mΩ सेन्स रेझिस्टर 1V सिग्नल देतो. वास्तविक शिखर कॅप्चर करण्यासाठी किमान 10kHz बँडविड्थ आवश्यक आहे, शक्यतो अधिक. योग्य ग्राउंडिंगसह स्कोप प्रोब कचरा डेटा देणाऱ्या आवाजाच्या समस्या टाळतात.

तापमान चाचणीमध्ये डिझाइन समस्या आढळतात ज्या खोलीतील तापमान चाचणी चुकतात. संरक्षण IC थ्रेशोल्ड तापमानासह वाहून जातात. उच्च तापमानात FET Rds(चालू) वाढतो, व्होल्टेज ड्रॉप जोडतो. सेन्स रेझिस्टर टीसीआर महत्त्वाचे असते जेव्हा रेझिस्टर फॉल्ट करंट पास करण्यापासून गरम होते. चाचणी -20 अंश , +25 अंश , आणि +55 अंश किमान.

चाचणी मॅट्रिक्स मोठे होते. चार्ज ओव्हरकरंट, डिस्चार्ज ओव्हरकरंट, शॉर्ट सर्किट. प्रत्येकी तीन तापमानात. प्रत्येक एकाधिक SOC स्तरांवर कारण सेल प्रतिबाधा चार्ज स्थितीनुसार बदलते. सांख्यिकीय आत्मविश्वासासाठी नमुना आकाराने गुणाकार करा. कसून प्रमाणीकरण शेकडो चाचण्या चालवते.

Overcurrent

UL 2054उत्तर अमेरिकन बाजारपेठेसाठी पोर्टेबल बॅटरी पॅक कव्हर करते. शॉर्ट सर्किट चाचणी 10 सेकंदांसाठी डेड शॉर्ट लागू करते. पॅक आग पकडू नये किंवा स्फोट होऊ नये. तापमानाचे निरीक्षण केले जाते परंतु कोणतीही विशिष्ट मर्यादा कॉल केलेली नाही. हा किमान बार आहे.

IEC 62133-2आंतरराष्ट्रीय स्तरावर लागू होते. बाह्य शॉर्ट सर्किट चाचणीमध्ये 100mΩ पेक्षा कमी एकूण सर्किट प्रतिकार एका तासासाठी किंवा तापमान स्थिर होईपर्यंत वापरला जातो. कालावधीवर UL 2054 पेक्षा अधिक कडक.

UN 38.3शिपिंग नियंत्रित करते. चाचणी 5 साठी 0.1Ω पेक्षा कमी अंतर आवश्यक आहे. सेल किंवा बॅटरी वेगळे करणे किंवा आग पकडू नये. हे महत्त्वाचे आहे कारण UN 38.3 अयशस्वी होणे म्हणजे तुमचे उत्पादन कायदेशीररित्या वाहतूक केले जाऊ शकत नाही.

SAE J2464कडक आवश्यकतांसह EV अनुप्रयोग कव्हर करते. शॉर्ट सर्किटचा प्रतिकार 5mΩ पर्यंत खाली येतो आणि थर्मल/मेकॅनिकल निकष अधिक विशिष्ट आहेत.

या चाचण्या उत्तीर्ण झाल्याचा अर्थ संरक्षण डिझाइन चांगले आहे असे नाही. याचा अर्थ संरक्षण डिझाइन प्रमाणीकरणासाठी पुरेसे आहे. वास्तविक-जागतिक गैरवर्तन चाचणीच्या अटींपेक्षा जास्त असू शकते.

वायर गेज सतत वर येतो. अंडरसाइज्ड वायर प्रतिरोध जोडते आणि कनेक्शनवर उष्णता निर्माण करते. वायर स्वतःच विद्युतप्रवाह हाताळू शकते, परंतु क्रिम केलेले टर्मिनल किंवा सोल्डर जॉइंट्स हॉट स्पॉट्स बनतात. "बॅटरी फेल्युअर" साठी परत आलेले पॅक बऱ्याचदा सेल ठीक असताना जळलेले वायर टर्मिनल दाखवतात.

कनेक्टरची निवड हा आणखी एक कमकुवत मुद्दा आहे. XT60 कनेक्टर्सना 60A सतत रेट केले जाते, असे मानले जाते. ते रेटिंग परिपूर्ण क्रिम्स आणि स्वच्छ संपर्क गृहीत धरते. सराव मध्ये, विश्वासार्हतेसाठी 30-40% ने कमी केले. अँडरसन पॉवरपोल्सचे समान विचार आहेत.

पेशींवर टॅब वेल्डिंगकडे लक्ष देणे आवश्यक आहे. चांगल्या वेल्डमध्ये कमी प्रतिकार आणि यांत्रिक शक्ती असते. कोल्ड वेल्ड छान दिसते परंतु कंपन किंवा थर्मल सायकलिंगमध्ये अपयशी ठरते. जळलेल्या वेल्डमुळे कॅन खराब होते आणि एक कमकुवत जागा तयार होते. वेल्ड शेड्यूलला पुल चाचणी आणि प्रतिकार मापनासह प्रमाणीकरण आवश्यक आहे.

थर्मल व्यवस्थापन ओव्हरकरंट क्षमतेशी संबंधित आहे. सक्रिय कूलिंग असलेला पॅक हवा प्रवाह नसलेल्या सीलबंद पॅकपेक्षा जास्त प्रवाह टिकवून ठेवू शकतो. तापमान गंभीर होण्यापूर्वी काही डिझाईन्स पेशींवर थर्मिस्टर्स वापरतात.

ओव्हरकरंट लिथियम बॅटरी नष्ट करते. कधी वेगवान, कधी मंद, पण नेहमी हानीकारक. वर्तमान मर्यादा भौतिकशास्त्र आणि रसायनशास्त्राशी संबंधित कारणांसाठी अस्तित्वात आहेत, अनियंत्रित पुराणमतवाद नाही.

चांगल्या संरक्षणासाठी अनेक स्तरांची आवश्यकता असते कारण प्रत्येक संरक्षण प्रकारात कमकुवतपणा असतो. PTC मंद आहेत. फ्यूज हे एक-शॉट आहेत. ICs इंद्रिय अचूकतेवर अवलंबून असतात. BMS खर्च आणि जटिलता जोडते. CIDs म्हणजे सेल आधीच खराब झाला आहे.

चाचणीने वास्तविक वापराच्या परिस्थिती आणि गैरवर्तन परिस्थिती प्रतिबिंबित करणे आवश्यक आहे. प्रमाणन चाचण्या उत्तीर्ण होणे आवश्यक आहे परंतु पुरेसे नाही.

पॅक डिझाइन निवडी-वायर, कनेक्टर, थर्मल, मार्जिन-निर्धारित करतात की संरक्षण खरोखर संरक्षित करते की फक्त कागदावर चांगले दिसते.

माझा विश्वास असलेले सेल सातत्यपूर्ण गुणवत्ता आणि प्रकाशित डेटासह उत्पादकांकडून येतात. माझा विश्वास असलेले पॅक योग्य ऍप्लिकेशन डिझाइनसह प्रतिष्ठित विक्रेत्यांकडून संरक्षण सर्किट वापरतात. अन्यथा सिद्ध होईपर्यंत इतर सर्व गोष्टी सावधगिरीने हाताळल्या जातात.