Mis on aku ohutuse kaitse?

Ütlen kohe ausalt: enamik akupõlenguid, mida oleme selles valdkonnas näinud, ei olnud salapärased. Need olid etteaimatavad. Keegi jättis kaitsekihi vahele, et säästa 50 dollarit, või ostujuht valis Alibaba odavaima BMS-i või-ja seda juhtub rohkem, kui arvate,-kahveltõstuki operaator jättis asja üleöö laadima kuuri, kus ei ole ventilatsiooni.

Aku ohutuse kaitse ei ole mingi abstraktne insenerikontseptsioon. See on riistvara-, tarkvara- ja disainivalikute kogum, mis hoiab ära teie 15 000-dollarise aku muutumast 150 000-dollarise kindlustusnõudeks. Või veel hullem.

Oleme LiFePO4 pakendeid ehitanud materjalikäitluse ja tööstussõidukite jaoks juba üle kümne aasta. See artikkel on põhimõtteliselt kõik, mida sooviksime, et keegi oleks meile alustades rääkinud-lisaks mõned kallid õppetunnid, mille õppisime raskel teel.

Tööstusliku kvaliteediga prismaatilised elemendid nõuavad tugevaid seiresüsteeme.

Miks LiFePO4 ja miks see ikkagi kaitset vajab?

Siin on küsimus, mida saame klientidelt pidevalt: "Ma arvasin, et liitiumraudfosfaat on ohutu keemia. Milleks mul seda kaitset vaja?"

Aus punkt. LiFePO4 on tõeliselt ohutum kui NCM või NCA. Oliviini kristallstruktuur ei eralda kuumenedes hapnikku, mis tähendab, et see ei küta oma tuld nii, nagu seda saab teha kolmekomponentsete keemiatega. Oleme teinud küünte läbitungimise teste viie erineva tarnija rakkudega-LiFePO4 rakud löövad tavaliselt 150 kraadi ja lihtsalt istuvad seal suitsetades. NCM-rakud samas testis? Oleme näinud 600 kraadi + ja tegelikke leeke.

Kuid "ohutum" ei tähenda "ohutut". Meil oli 2021. aastal -Guangdongi logistikaettevõte{10}}klient, kes arvas, et LiFePO4 ei vaja temperatuuri jälgimist. Säästnud võib-olla 800 RMB paki kohta. Siis tuli august, lao õhutemperatuur tõusis 45 kraadini, laadimissüsteemil ei olnud termilist vähenemist ja lõpuks oli kolm paisunud pakki ja üks, mis tegelikult õhutas. Keegi õnneks viga ei saanud. Kuid nad on nüüd meie kõige entusiastlikumad täisfunktsionaalse BMS-i kliendid.

Asjad, mis tegelikult tulekahjusid põhjustavad

Pärast kümnete põllutõrgete nägemist (meie ja konkurentide omad) läheb valesti järgmiselt:

Laadimine on koht, kus 70% probleemidest juhtub.Ei tühjene, ei lae-salvestusruumi. Täpsemalt:

• Laadimine alla 0 kraadi ilma madala-temperatuuri kaitseta. Liitiumplaadid anoodile, selle asemel et korralikult interkaleerida. Sa ei näe seda juhtumas. Kuus kuud hiljem sisemine lühis, termiline ärajooks. Meil oli üks klient Harbinis õppinud seda kallil viisil.
• Ülelaadimine, kuna BMS-i pinge mõõtmine triivis ja keegi ei märganud. Rakud, mille pinge on 3,65 V, surutakse iga tsükli jooksul pingele 3,8 V. Kolm kuud töötab hästi, siis ühel päeval enam mitte.
• Laadija-BMS-i side rike. Laadija arvab, et aku SOC on 50%, aku on tegelikult 95%. Täisvool peaaegu-täispakiks. Halvad ajad.

Rakkude tasakaalustamatus, mida keegi ei jälgi.Kui 16S pakendis on ühe elemendi võimsus 50 mAh väiksem kui teistel, saavutab see 100% SOC-i enne, kui pakk seda teeb. Jätkake jalgrattasõitu ilma tasakaalustamata, kuna see element laeb iga kord üle. Oleme näinud, et garantii jaoks on tagasi tulnud pakendid, kus üks element oli 3,9 V, ülejäänud aga 3,5 V. See on tulekahju, mis ootab juhtumist.

Mehaaniline kahjustus, mis kahjustab separaatorit.Kahveltõstukid põrkuvad asjadele vastu. See on lihtsalt reaalsus. Kui löök kahjustab rakke seesmiselt-isegi kui väline ülevaatus näeb hea välja-, võite saada viivitusega sisemisi lühiseid. Seetõttu valmistame tõstukite jaoks mõeldud terasest korpused, mitte alumiiniumist. Jah, see on raskem. Jah, see on seda väärt.

Aktiivne kaitse: probleemide vältimine

Tööstus jagab selle "aktiivseks" ja "passiivseks" kaitseks. Aktiivne tähendab halbade asjade ärahoidmist. Passiivne tähendab kahjustuste kontrolli, kui need niikuinii juhtuvad.

Alustage rakkudest endist

Kõlab ilmselgelt, kuid: ostke häid rakke. Oleme aastate jooksul testinud võib-olla 20 erineva tarnija rakke. Kvaliteedi levik on tõeliselt šokeeriv. Samad nominaalsed näitajad, täiesti erinev käitumine väärkasutuse testimisel.

Mida otsida, kui hindatetööstusliku liitiumaku tarnija:

• Küsi küünte läbitungimise testi videoid. Mitte andmelehti{1}}tegelikud videod. Head rakud suitsevad ja susisevad. Halbade rakkude jugaleek.
• Kontrollige eraldaja tehnilisi andmeid. Keraamilise-kattega separaatorid taluvad termilist pinget palju paremini. 2019. aastal läksime üle ainult keraamilisele-kattekihile pärast seda, kui tavaliste separaatorite halb partii põhjustas ühes kvartalis kolm väljatõrget.
• Elektrolüütide lisandid on olulised. Leegiaeglustavad lisandid, ülelaadimiskaitse lisandid-see ei ole turundus, see on erinevus graatsiliselt rikkiva elemendi ja vägivaldse rikke vahel.

Veetsime kaks aastat oma praeguse rakutarnija kvalifitseerimiseks. Tehases käidud neli korda. Vaatasin nende kvaliteedikontrolli protsessi. See on igav töö, kuid see on põhjus, miks me öösel magame.

BMS on aku aju, mis jälgib pinget, voolu ja temperatuuri.

BMS: aju, mis hoiab kõike elus

Olgem tõelised, -BMS võib olla kõike alates 15-dollarise-kiibi lahendusest kuni 500-dollarise--dollarise liiastahvliga süsteemini. Saate selle, mille eest maksate.

Odavad BMS-i probleemid, mida oleme näinud:

• Pinge mõõtmise täpsus ±30mV. Raku puhul, mille pinge on 100 mV "täis" ja "ohtlikult üle laetud" vahel, pole see piisavalt hea.
• Ei mingit raku tasakaalustamist või ainult passiivset tasakaalustamist. Passiivne tasakaalustamine 50 mA juures võtab märkimisväärse tasakaalustamatuse parandamiseks sõna otseses mõttes nädalaid.
• Üksik-punkt--tõrkekujundus. Üks MOSFET sureb, kogu pakk on kaitsmata.
• Temperatuuriandureid pole või kogu paki jaoks on üks andur. 20 kWh pakendis võivad termilised gradiendid kergesti ulatuda 15 kraadini. Üks andur ei ütle sulle midagi.

Mida korralik BMS teeb:

• Jälgib iga elemendi pinget eraldi. Mitte mooduli-tase, lahtri-tase.
• Aktiivne tasakaalustamine tähenduslike voolude juures (meie pakkidel töötab 1A+)
• Mitu temperatuuriandurit koos asukoha registreerimisega
• Vooluandur on piisavalt täpne, et teha päris kulonide loendamine
• Koordineeritud kaitse tagamiseks side laadijaga
• Riistvara varundamine katkeb põhiprotsessorist sõltumatult

Prügi BMS-i ja korraliku kulude erinevus võib kahveltõstuki pakendil olla 200–300 dollarit. Pakk maksab $8,000+. Tõstuk maksab $30,000+. Ladu, milles see asub, on väärt... näete, kuhu see läheb.

Kui kliendid küsivad meilt nõu valimisel aliitiumaku tootja, ütleme neile: küsi BMSi kohta. Küsi skeemi näha. Kui nad teile ei näita, kõndige minema.

Laadimise juhtimine: kus enamik tulekahjusid tegelikult alguse saavad

Me mainisime seda juba, kuid seda tasub korrata. Laadimine on ohtlik.

Õige laadimiskaitse näeb välja järgmine:

Temperatuuri{0}}kompenseeritud laadimine.Alla 0 kraadi? Ärge laadige ega laadige drastiliselt vähendatud vooluga. Üle 45 kraadi? Sama leping. See ei ole valikuline. Meie standardpakendid ei aktsepteeri isegi alla -10 kraadi laadimist – BMS lihtsalt keeldub laadimiskontaktorit sulgemast.

Vahemärkus: müügimehed on lubanud klientidele "-20 kraadi laadimisvõimet" ja siis peavad insenerid selgitama, miks seda ei juhtu. Liitiumplaatimine on liitiumplaatimine. Füüsika ei hooli sinu müügieesmärgist.

Pinge{0}}põhine lõpetamine varuga.Kui elementide nimiväärtus on max 3,65 V, lõpetame 3,60 V. Jah, sa kaotad võib-olla 2-3% kasutatavat võimsust. Samuti ei lase sa õhku. Hea kompromiss.

Passiivne kaitse: kui asjad niikuinii valesti lähevad

Vaata, me suudame ehitada maailma parimaid kaitsesüsteeme ja asjad kukuvad ikka aeg-ajalt läbi. Veoauto sõidab üle teie aku. Üleujutus lülitab elektroonika välja. Keegi eirab iga hoiatust ja sunnib laadima -30 kraadi juures, sest tarne peab kustuma.

Passiivne kaitse seisneb kahju piiramises, kui aktiivne kaitse ebaõnnestub.

Soojustõkked

Lahtrite vahel, moodulite vahel ja pakendi välispinna ümber. Eesmärk ei ole peatada termilist põgenemist,{1}}kui see algab, siis see läheb. Eesmärk on aeglustada levikut, et teil oleks aega reageerida.

Siseseintel kasutame moodul- ja aerogeeltekkide vahel keraamiliste kiudlehtede kombinatsiooni. Pole odav. Kuid kui üks rakk läheb, on külgnevatel rakkudel 30–60 sekundit enne kriitilise temperatuuri saavutamist. See on sageli piisav aeg summutussüsteemide aktiveerimiseks või pakendi lahtiühendamiseks ja ohutuks õhutamiseks.

Kõigile, kes hangivad aLiFePO4 akulahenduste pakkuja, küsige soojustõkke spetsifikatsioonide kohta. Kui nad ei suuda teile öelda oma tõkkematerjalide soojusjuhtivust ja süttimiskindlust, on see punane lipp.

Tulekahju summutamine

Suure{0}}väärtusega installide jaoks on vaja spetsiaalset summutamist. Tavalised tulekustutid ei tööta hästi liitiumakudel-tuli on sisemine, põhjustades isekuumenemise-reaktsioonid, mida vesi ei saa peatada.

Oleme töötanud summutussüsteemidega, mis kasutavad perfluoroheksanoonil{0}}põhinevaid aineid. Nad jahutavad rakke, segades samal ajal põlemist keemiliselt. Mitte täiuslik, kuid oluliselt parem kui katse pihustada CO2 sisemise keemilise reaktsiooni käigus.

Tõeline jutt siiski: mahasurumine on viimane abinõu. Kui teie summutussüsteem aktiveerub, on teie aku juba rikutud. Sel hetkel piirate lihtsalt kaaskahju. Parem pole seda kunagi vaja.

Korpuse disain

Korpus peab tegema mitmeid asju:

• Koguge väljatõmbegaase ja suunake need inimestest eemale
• Elage üle mehaaniline väärkohtlemine (kahveltõstuki pakid kukuvad maha, saavad pihta, satuvad asjadele otsa)
• Säilitage IP-reiting ka pärast lööke
• Lubage soojuse hajumist normaalse töö ajal, hoides soojust termiliste sündmuste ajal

Spetsifikeerime suunatud õhutusteedega teraskarbid kõikidele meie tõstukite rakendustele. Ventilatsioonitee on oluline-te ei soovi, et ülekuumenenud gaas suunataks operaatori või tuleohtlike materjalide pihta.

Veadiagnoos: probleemidele enne, kui need süttivad

See on osa, mis eraldab tõsised akusüsteemid odavatest.

Reaalajas{0}}jälgimine tabab vahetuid ohte-pingelangus tühjenemise ajal tähendab, et midagi on lühises; Temperatuuri tõus laadimise ajal tähendab, et midagi on valesti. Need nõuavad kohest kaitsereaktsiooni.

Kuid väärtuslik kraam on trendianalüüs. Raku, mis on pidevalt 5 kraadi soojem kui tema naabrid, on tõenäoliselt kõrgem sisetakistus. Täna pole see ohtlik. See on kuue kuu pärast. Hea BMS logib need andmed, märgib trendi ja võimaldab teil seda käsitleda plaanilise hoolduse ajal, mitte lao tulekahju ajal.

Teeme igakuiseid andmekogusid kõigi meie{0}}pargi kasutusele võetud pakettide kohta. Oleme vähemalt tosin korda tabanud rikete tekkimist, mis oleksid tähelepanuta jätmisel muutunud väljatõrgeteks. Üks pakk näitas, et üks rakk triivib kolme kuu jooksul 20 mV kõrgele. Tõmbas selle välja, kontrollis ja tuvastas{5}}separaatori varajases staadiumis lagunemise. Moodul vahetatud, pakk töötab kaks aastat hiljem ikka korralikult.

Kui sa räägid potentsiaaligaliitiumaku OEM-partner, küsige nende diagnostikavõimaluste kohta. Küsige laevastiku andmete näidisaruannete nägemist. Kui nad ei suuda teile trendianalüüsi ja prognoositavaid hooldusandmeid näidata, tegeleb nende BMS tõenäoliselt lihtsalt põhiläve jälgimisega,{2}}mis on miinimumini.

Standardid ja mida need tegelikult tähendavad

UN38.3, IEC 62619, UL 1973 – näete neid sertifikaate kõikjal. Siin on ebamugav tõde: nende standardite läbimine tähendab, et teie aku vastab miinimumnõuetele. See ei tähenda, et see on hea.

Oleme testinud konkurentide pakette, millel olid kõik sertifikaadid, kuid siiski läbi kukkunud põhilised väärkasutuse testid, mida me{0}}siseselt korraldame. Standardid on põrand, mitte lagi.

See tähendab, et kui tarnija ei saa teile neid sertifikaate näidata, põgenege. Need on lauapanused. Ärge lihtsalt eeldage, et sertifikaat võrdub kvaliteediga.

Meie sisetestimine ületab standardnõudeid. Madalamad temperatuuripiirangud. Suurem voolu kuritarvitamine. Pikendatud termorattasõit. Me tahame teada, kuidas meie pakid ebaõnnestuvad, mitte ainult seda, et nad läbivad konkreetse testi.

Klientidele, kes vajavad kohandatud konfiguratsioone-ebatavalisi pingeid, spetsiifilisi vormitegureid, integreerimist patenteeritud süsteemidega-, mis töötavadkohandatud liitiumaku tootjakes sedalaadi laiendatud testimist teeb, on seda väärt. Sertifikaat ütleb, et pakk vastab koodile. Laiendatud testimine annab teile teada, kuidas see teie rakenduses tegelikult toimib.

Mida me tegelikult soovitame

Mida peaksite pärast kõike seda tegema, kui määrate akud tööstuslikeks rakendusteks?

Ausalt öeldes on see tööstus viimase viie aasta jooksul palju paremaks muutunud. Kui alustasime, olid pooled turul olevatest pakenditest põhimõtteliselt viitsütikuga pommid. Nüüd ehitavad enamik tõsiseid tarnijaid suhteliselt ohutuid süsteeme. Kuid "mõistlikult ohutu" jätab siiski ruumi selliseks kulu-kärpimiseks, mis põhjustab tulekahjusid. Teie ülesanne on välja selgitada, millised tarnijad tegelikult tööd teevad, ja millised tarnijad märgivad lihtsalt ruute.

Aku ohutus ei ole seksikas. See ei tee head turundust. Keegi ei ostnud kunagi tõstukit, kuna akul oli suur termiline levimistakistus.

Kuid saage valesti aru ja kõik muu lakkab üsna kiiresti oma tähtsusest. Oleme loonud oma maine pakenditele, mis lihtsalt töötavad aastast aastasse tingimustes, mis hävitavad odavamad süsteemid. Seda peaksite otsima iga tarnija juurest, keda hindate.

Küsimused? Meil on alati hea meel rääkida konkreetsete rakenduste kaudu. Selleks me siin olemegi.