Ինչպես նվազեցնել լիթիում-պոլիմերային մարտկոցի այտուցվածությունը. լիցքավորում, BMS և մեխանիկական նախագծման ռազմավարություններ

Արագ պատասխան. Լիթիում-Պոլիվինե մարտկոցների այտուցը սովորաբար առաջանում է պարկի բջջի ներսում գազի առաջացման պատճառով՝ բարձր ջերմաստիճանի, գերլիցքավորման, երկարատև բարձր լիցքավորման վիճակի, բջջի ծերացման, ներքին թերությունների կամ անհամապատասխան մեխանիկական սահմանափակումների պատճառով: Արտադրողները կարող են նվազեցնել ռիսկը՝ ընտրելով որակյալ բջիջներ, վերահսկելով լիցքավորման լարումը և ջերմաստիճանը, նախագծելով արդյունավետ... Մարտկոցի կառավարման համակարգ (BMS), որը թույլ է տալիս վերահսկվող ընդլայնման տարածք և ստուգում է մարտկոցի ամբողջական փաթեթը իրատեսական շահագործման պայմաններում։

Լիթիումի պոլիմերային մարտկոցներ ապահովում են բարձր էներգիայի խտություն, ճկուն չափսեր և թեթև պարկի կառուցվածք։ Այս առավելությունները դրանք հարմար են դարձնում դյուրակիր բժշկական սարքավորումների, ձեռքի գործիքների, սպառողական էլեկտրոնիկայի և այլ սահմանափակ տարածք ունեցող սարքերի համար։ Այնուամենայնիվ, պարկի բջիջները կարող են տեսանելիորեն այտուցվել, երբ ներքին գազը կուտակվում է։ Այտուցը միայն կոսմետիկ խնդիր չէ։ Այն կարող է դեֆորմացնել պատյանը, լարվածություն առաջացնել միակցիչների մեջ, նվազեցնել էլեկտրական հուսալիությունը և ցույց տալ բջջի ներսում քայքայումը։

Հետևաբար, լիթիում-պոլիմերային մարտկոցների այտուցվածությունը կանխելու համար անհրաժեշտ է ոչ միայն պաշտպանիչ շղթա ավելացնել։ Բջիջը, լիցքավորիչը, BMS-ը, ջերմային ուղին, պատյանը և աշխատանքային պրոֆիլը պետք է նախագծված լինեն որպես մեկ համակարգ։

Մաս 1. Ինչու են լիթիում-պոլիմերային մարտկոցները այտուցվում

1.1 Գազի առաջացում տոպրակային բջիջների ներսում

Լիթիում-Պոլիվինամիկական պարկիկավոր մարտկոցը պարունակում է ակտիվ նյութեր, էլեկտրոլիտ, բաժանիչ շերտեր և շերտավորված ալյումին-պլաստմասե պատյան: Նորմալ աշխատանքի ընթացքում էլեկտրաքիմիական ռեակցիաները պետք է վերահսկվեն: Երբ մարտկոցը ենթարկվում է չափազանց բարձր լարման, բարձր ջերմաստիճանի, աղտոտման, ծերացման կամ ներքին վնասման, կողմնակի ռեակցիաները կարող են քայքայել էլեկտրոլիտ և առաջացնել գազ:

Քանի որ պարկավոր բջիջը չունի կոշտ մետաղական տարա, կուտակված գազը հանգեցնում է փաթեթի ընդարձակմանը։ Սա այտուցվածությունը ավելի հեշտ է նկատել, քան գլանաձև բջիջներում, սակայն հիմքում ընկած էլեկտրաքիմիական քայքայումը կարող է տեղի ունենալ ցանկացած լիթիում-իոնային ձևաչափում։

1.2 Լիթիում-Պոլիվինե մարտկոցի այտուցվածության տարածված պատճառները

Մաս 2. Լիցքավորման ռազմավարություններ, որոնք նվազեցնում են այտուցվածության ռիսկը

2.1 Կառավարեք առավելագույն լիցքավորման լարումը

Լիցքավորման լարումը անմիջական ազդեցություն ունի լիթիում-պոլիմերային մարտկոցի լարվածության վրա: Լիցքավորիչը պետք է օգտագործի ընտրված մարտկոցի քիմիայի և մոդելի համար սահմանված լարման սահմանը: Նույնիսկ փոքր, կրկնվող գերլարման պայմանը կարող է արագացնել էլեկտրոլիտի քայքայումը և հզորության կորուստը:

Նախագծող թիմը պետք է գնահատի լարման կառավարման ամբողջական շղթան, ներառյալ լիցքավորիչի ճշգրտությունը, BMS չափման հանդուրժողականությունը, լարման անկումը լարերի միջև, տրամաչափման շեղումը և բաղադրիչների հանդուրժողականությունները: Պաշտպանության շեմերը չպետք է դիտարկվեն որպես նորմալ լիցքավորման նպատակ: Լիցքավորիչը պետք է անվտանգ կերպով անջատվի BMS արտակարգ անջատման սահմանից ցածր:

2.2 Լիցքավորման հոսանքի կարգավորումը ջերմաստիճանով

Ցածր կամ բարձր ջերմաստիճաններում լիցքավորումը կարող է վնասել լիթիում-իոնային մարտկոցները: Միակ ֆիքսված լիցքավորման հոսանքը հազվադեպ է նպատակահարմար ամբողջ աշխատանքային տիրույթում: Ավելի անվտանգ ռազմավարությունն օգտագործում է ջերմաստիճանից կախված լիցքավորման սահմաններ.

• Արգելափակեք մարտկոցի հաստատված ջերմաստիճանային միջակայքից դուրս լիցքավորումը։
• Նվազեցրեք լիցքավորման հոսանքը վերին և ստորին ջերմաստիճանային սահմանների մոտ։
• Տեղադրեք ջերմաստիճանի սենսորները այնտեղ, որտեղ դրանք արտացոլում են բջջի իրական ջերմաստիճանը։
• Հաշվի առեք սարքի կողմից մարտկոցի լիցքավորման ժամանակ առաջացող ջերմությունը։
• Հաստատեք լիցքավորումը վերջնական պատյանում, այլ ոչ թե միայն բաց փորձարկման սեղանին։

Դժվար միջավայրերում աշխատող սարքավորումների համար, ա ցածր ջերմաստիճանի մարտկոցի լուծում կարող է պահանջվել միայն ծրագրային սահմանափակումների վրա հույսը դնելու փոխարեն։

2.3 Խուսափեք ավելորդ ժամանակից 100% լիցքավորված վիճակում

Որոշ սարքեր երկար ժամանակ մնում են միացված արտաքին սնուցմանը։ Եթե մարտկոցը անընդհատ պահվում է առավելագույն լարման տակ, օրացույցային ծերացման և այտուցվածության ռիսկը կարող է մեծանալ։ Կախված աշխատանքի ժամանակի պահանջներից՝ արտադրողները կարող են դիտարկել լիցքավորման պահպանման ռազմավարություններ, ադապտիվ լիցքավորում կամ ավելի ցածր նորմալ լիցքավորման առաստաղ։

Այս որոշումները ենթադրում են առավելագույն աշխատանքային ժամանակի և ծառայության ժամկետի միջև փոխզիջում։ Դրանք պետք է հիմնված լինեն իրական աշխատանքային ցիկլի վրա, այլ ոչ թե սպառողական էլեկտրոնիկայի ընդհանուր լիցքավորման պրոֆիլի վրա։

Մաս 3. BMS նախագծում այտուցների կանխարգելման համար

3.1 Բջիջների մակարդակի լարման մոնիթորինգ

Բազմաբջիջ մարտկոցներում միայն մարտկոցի ընդհանուր լարման մոնիթորինգը կարող է թաքցնել անհավասարակշռությունը: Մեկ մարտկոցը կարող է գերազանցել իր անվտանգ լիցքավորման լարումը, մինչդեռ ընդհանուր մարտկոցը դեռևս նորմալ է թվում: Ճիշտ նախագծված BMS և PCM չափում է յուրաքանչյուր շարքի խումբը և արձագանքում նախքան առանձին բջիջը կմտնի չարաշահման վիճակի մեջ։

Լարման շեմերը պետք է հաշվի առնեն զգայունության ճշգրտությունը, դիմադրության հանդուրժողականությունը, անալոգային առջևի սխալը, ջերմաստիճանի շեղումը և հայտնաբերման և հոսանքի ընդհատման միջև ընկած ուշացումը։

3.2 Բջջային հավասարակշռում

Բջիջների անհավասարակշռությունը ժամանակի ընթացքում աճում է, քանի որ բջիջները նույնական չեն ծերանում: Հավասարակշռումը օգնում է կանխել, որ մեկ բջիջը դառնա սահմանափակող բջիջ լիցքավորման կամ լիցքաթափման ժամանակ: Պասիվ հավասարակշռումը տարածված է կոմպակտ մարտկոցներում, մինչդեռ ավելի առաջադեմ համակարգերը կարող են օգտագործել ակտիվ հավասարակշռում, երբ հզորությունը, արդյունավետությունը կամ շահագործման ժամանակը արդարացնում են լրացուցիչ բարդությունը:

Հավասարակշռումը չի կարող վերականգնել վնասված կամ անհամապատասխան բջիջը: Բջիջների լավ համապատասխանեցումը, արտադրական խմբաքանակների հետևողականությունը և գծի վերջում ստուգումը մնում են կարևոր:

3.3 Ջերմաստիճանի մոնիթորինգ և խափանումների դեպքում արձագանք

Թերմիստորը պետք է տեղադրվի լիցքավորման և գագաթնակետային բեռի տակ ամենատաք համապատասխան բջջի տարածքը հայտնաբերելու համար: Ավելի մեծ մարտկոցները կամ անհավասար ջերմային միջավայրերը կարող են պահանջել բազմաթիվ սենսորներ: BMS-ը կարող է այնուհետև նվազեցնել հոսանքը, դադարեցնել լիցքավորումը, անջատել բեռը կամ հաղորդել խափանման մասին SMBus-ի, CAN-ի, UART-ի կամ այլ սարքի ինտերֆեյսի միջոցով:

Ջերմաստիճանի պաշտպանությունը պետք է համակարգված լինի հիմնական սարքի հետ։ Անաղմուկ անջատվող մարտկոցը կարող է ստեղծել տարբեր համակարգային մակարդակի ռիսկեր։ Բժշկական սարքեր կամ կարևորագույն արդյունաբերական սարքավորումներ: Նախագծողները պետք է սահմանեն նախազգուշացման վիճակները, պահեստային վարքագիծը և սպասարկման հրահանգները:

3.4 Առողջական վիճակի և այտուցվածության հետ կապված ախտորոշում

BMS-ը չի կարող ուղղակիորեն չափել գազի առաջացումը, եթե մարտկոցը չի ներառում ճնշման կամ տեղաշարժի սենսոր: Այնուամենայնիվ, այն կարող է հայտնաբերել նախազգուշացնող միտումներ, ինչպիսիք են ներքին դիմադրության աճը, ջերմաստիճանի աննորմալ բարձրացումը, օգտագործելի հզորության նվազումը, բջիջների անհավասարակշռության աճը կամ անսովոր լիցքավորման ժամանակը:

Այս պարամետրերի գրանցումը նպաստում է կանխարգելիչ սպասարկմանը և օգնում է ինժեներներին տարբերակել նորմալ ծերացումը ի հայտ եկող խափանումից։

Մաս 4. Մեխանիկական նախագծման ռազմավարություններ

4.1 Թույլատրել վերահսկվող ընդլայնման տարածք

Պարկի բջիջները փոքր-ինչ փոխում են հաստությունը սովորական ցիկլի ընթացքում: Պատյանը պետք է համապատասխանի բջիջների մատակարարի կողմից նշված չափսերի հանդուրժողականությանը և սպասվող ընդարձակմանը ծառայության ընթացքում: Բջիջը չափազանց ամուր ամրացնող կառուցվածքը կարող է վնասակար ճնշում գործադրել, մինչդեռ առանց սահմանափակումների պատյանը կարող է թույլ տալ շարժում, քայքայում կամ միակցիչի հոգնածություն:

Նպատակը վերահսկվող աջակցությունն է. պահպանել բջիջը անվտանգ՝ միաժամանակ ապահովելով սահմանված ուղղություն և ընդարձակման հնարավորություն։

4.2 Խուսափեք սուր եզրերից և անհավասար ճնշումից

Մարտկոցի տարաները, փակագծերը, պտուտակները, տպատախտակի անկյունները և մալուխների անցկացումը կարող են ստեղծել տեղայնացված ճնշման կետեր: Ինժեներները պետք է օգտագործեն հարթ շփման մակերեսներ, համապատասխան բարձիկավոր նյութեր, եզրերի պաշտպանություն և վերահսկվող հավաքման պտտող մոմենտ: Սոսինձները պետք է համատեղելի լինեն տոպրակի թաղանթի և աշխատանքային ջերմաստիճանի հետ:

4.3 Պաշտպանեք բջիջը՝ առանց ջերմությունը կլանելու

Փրփուրը և մեկուսացումը կարող են պաշտպանել պարկի բջիջը թրթռումից, սակայն չափազանց մեկուսացումը կարող է պահպանել ջերմությունը: Մեխանիկական պաշտպանությունը և ջերմային կառավարումը պետք է մշակվեն միասին: Մարտկոցից, լիցքավորիչից, պրոցեսորից, էկրանից, շարժիչից կամ այլ ներքին բաղադրիչներից առաջացող ջերմությունը պետք է հաշվի առնվի վատագույն դեպքում:

Կոպիտների համար արդյունաբերական մարտկոցային համակարգեր, փաթեթը կարող է նաև պահանջել թրթռման դիմադրություն, ներթափանցումից պաշտպանություն, ամրացված միակցիչներ և լարվածության թեթևացում՝ առանց չափազանց մեխանիկական սահմանափակում ստեղծելու։

Մաս 5. Բջիջների ընտրություն և արտադրական վերահսկողություն

5.1 Ընտրեք բջիջներ իրական կիրառման համար

Բջիջների ընտրության ժամանակ պետք է հաշվի առնվի ոչ միայն անվանական հզորությունը: Ինժեներները պետք է գնահատեն առավելագույն անընդհատ հոսանքը, իմպուլսային հոսանքը, լիցքավորման արագությունը, աշխատանքային ջերմաստիճանը, պահեստավորման ջերմաստիճանը, ցիկլի տևողության նպատակը, հաստության հանդուրժողականությունը, այտուցվածության սպեցիֆիկացիան և հետագծելիությունը:

Իր ջերմային կամ հոսանքի սահմանին մոտ աշխատող բարձր հզորության մարտկոցը կարող է ավելի վատ աշխատել, քան մի փոքր ավելի ցածր հզորությամբ մարտկոցը, որն ունի ավելի մեծ նախագծային շահույթի մարժա։

5.2 Պահպանել բջիջների համապատասխանությունը և հետևողականությունը

Մեկ փաթեթում օգտագործվող մարտկոցները պետք է համապատասխանեցվեն լարման, հզորության, ներքին դիմադրության, արտադրական խմբաքանակի և հնեցման պայմաններին համապատասխան: Զգալիորեն տարբեր բնութագրերով մարտկոցների խառնումը մեծացնում է անհավասարակշռությունը և ջերմային տատանումները:

Արտադրության վերահսկողությունը պետք է ներառի մուտքային ստուգում, բջջի OCV չափում, ներքին դիմադրության ստուգում, եռակցման վավերացում, մեկուսացման ստուգում, BMS ծրագրավորում, ֆունկցիոնալ փորձարկում և վերջնական փաթեթավորման հետագծելիություն։

5.3 Ստուգեք մարտկոցի ամբողջական փաթեթը

Միայն բջջային կապի վկայականները չեն ապացուցում, որ պատրաստի մարտկոցը հարմար է սարքի համար: Հաստատումը պետք է ներառի մարտկոցը, լիցքավորիչը, պատյանը, լարերը, ներկառուցված ծրագիրը և հոսթինգային սարքավորումները՝ իրական պայմաններում:

• Լիցքավորման և լիցքաթափման ցիկլերը համապատասխան ջերմաստիճաններում
• Բարձր ջերմաստիճանի պահպանում որոշակի լիցքավորման վիճակներում
• Բջջային անհավասարակշռության և պաշտպանության շեմի թեստավորում
• Աննորմալ լիցքավորիչի և մեկ անսարքության փորձարկում
• Թրթռման, ցնցման, անկման և սեղմման գնահատում
• Ջերմային քարտեզագրում սարքի վերջնական պատյանի ներսում
• Տեղափոխման փորձարկումներ, ինչպիսիք են ՄԱԿ 38.3-ը, որտեղ կիրառելի է
• Կիրառման համար հատուկ անվտանգության և կարգավորող փորձարկումներ

Մաս 6. Ինչ անել, երբ լիթիում-պոլիմերային մարտկոցը այտուցված է

Ուռած մարտկոցը չպետք է լիցքավորվի, ծակվի, սեղմվի կամ վերադարձվի սովորական ռեժիմի: Դադարեցրեք սարքի օգտագործումը, մեկուսացրեք այն արտադրողի անվտանգության ընթացակարգին համապատասխան և կազմակերպեք գնահատում կամ հեռացում որակավորված սպասարկման մատակարարի միջոցով: Մի փորձեք հարթեցնել տոպրակի մարտկոցը կամ արտանետել գազ:

Արտադրողների համար այտուցվածության մասին հաղորդագրությունը պետք է հիմք հանդիսանա կառուցվածքային հետաքննության համար: Վերանայեք մարտկոցի պատմությունը, լիցքավորիչի վարքագիծը, ջերմաստիճանի գրանցամատյանները, բջիջների լարումները, պահպանման պայմանները, մեխանիկական նշանները, արտադրական խմբաքանակը և վերադարձված նմուշի վիճակը: Նպատակն է պարզել, թե արդյոք իրադարձությունը կապված է բջիջների որակի, համակարգի նախագծման, հավաքման, օգտագործման պայմանների կամ ծերացման հետ:

Մաս 7. Նոր լիթիում-պոլիմերային մարտկոցների նախագծերի ճարտարագիտական ​​ստուգաթերթիկ

ՀՏՀ

Ո՞րն է լիթիում-պոլիմերային մարտկոցների այտուցվածության հիմնական պատճառը։

Լիթիում-Պոլիվինամիկ մարտկոցների այտուցը տեղի է ունենում, երբ անցանկալի քիմիական ռեակցիաները գազ են առաջացնում պարկի բջջի ներսում: Հաճախակի խթանող գործոններից են գերլիցքավորումը, բարձր ջերմաստիճանը, լիարժեք լիցքավորմամբ երկարատև պահպանումը, բջջի ծերացումը, ներքին թերությունները և մեխանիկական վնասները:

Կարո՞ղ է BMS-ը լիովին կանխել լիթիում-պոլիմերային մարտկոցի այտուցը։

Բնապահպանական կառավարման համակարգը (BMS) զգալիորեն նվազեցնում է ռիսկը՝ վերահսկելով լարումը, հոսանքը, ջերմաստիճանը և բջիջների հավասարակշռությունը, սակայն այն չի կարող վերացնել բոլոր պատճառները: Կարևոր են նաև բջիջների որակը, լիցքավորիչի ճշգրտությունը, ջերմային նախագծումը, մեխանիկական աջակցությունը, արտադրական վերահսկողությունը և շահագործման պայմանները:

Որքա՞ն ընդարձակման տարածք պետք է ունենա պարկ-բջիջը։

Համընդհանուր թույլատրելի չափ չկա: Դիզայներները պետք է օգտագործեն բջիջների արտադրողի չափսերի հանդուրժողականության և այտուցվածության ուղեցույցները, այնուհետև ստուգեն ամբողջական պատյանը՝ ցիկլի տևողության, ջերմաստիճանի և մեխանիկական փորձարկումների միջոցով:

Անվտա՞նգ է այտուցված լիթիում-պոլիմերային մարտկոցի օգտագործումը։

Ոչ։ Դադարեցրեք տեսանելիորեն այտուցված մարտկոցի լիցքավորումը և օգտագործումը։ Մի՛ ծակեք, մի՛ սեղմեք և մի՛ փորձեք հարթեցնել այն։ Հետևեք սարքի արտադրողի մեկուսացման, սպասարկման, տեղափոխման և դեն նետման հրահանգներին։

Can Large Power մշակել այտուցակայուն լիթիում-պոլիմերային մարտկոցների փաթեթ։

Large Power կարող է հարմարեցնել բջիջների ընտրությունը, լիցքավորման պարամետրերը, BMS պաշտպանությունը, ջերմային տվիչները, պատյանի նախագծումը և ստուգումը ձեր սարքի պահանջներին։ Պատվիրեք անհատական ​​մարտկոցի խորհրդատվություն վերանայել լարումը, հզորությունը, աշխատանքային ջերմաստիճանը, ծառայության ժամկետը, չափերը և համապատասխանության պահանջները։