Mikä on akun turvallisuussuoja?

Haluan olla rehellinen etukäteen: useimmat akkupalot, joita olemme nähneet tällä alalla, eivät olleet salaperäisiä. Ne olivat ennakoitavissa. Joku ohitti suojakerroksen säästääkseen 50 dollaria, tai ostopäällikkö valitsi Alibaban halvimman BMS:n, tai-ja tätä tapahtuu enemmän kuin uskotkaan-haarukkatrukin kuljettaja jätti tavaran latautumaan yöksi aitassa, jossa ei ole ilmanvaihtoa kesällä.

Akun turvasuojaus ei ole abstrakti tekninen käsite. Se on kokoelma laitteistoja, ohjelmistoja ja suunnitteluvaihtoehtoja, jotka estävät 15 000 dollarin akun muuttumasta 150 000 dollarin vakuutuskorvaukseksi. Tai pahempaa.

Olemme rakentaneet LiFePO4-pakkauksia materiaalinkäsittelyyn ja teollisuusajoneuvoihin jo yli vuosikymmenen ajan. Tämä artikkeli on pohjimmiltaan kaikki, mitä toivomme jonkun kertoneen meille aloittaessamme-sekä muutamia kalliita oppitunteja, jotka saimme kantapään kautta.

Teollisuusluokan prismaattiset kennot vaativat vankat valvontajärjestelmät.

Miksi LiFePO4 ja miksi se tarvitsee edelleen suojaa

Tässä on kysymys, jota saamme asiakkailta jatkuvasti: "Ajattelin, että litiumrautafosfaatti on turvallinen kemia. Miksi tarvitsen kaikkea tätä suojamateriaalia?"

Kohtuullinen pointti. LiFePO4 on todella turvallisempi kuin NCM tai NCA. Oliviinin kiderakenne ei vapauta happea kuumentuessaan, mikä tarkoittaa, että se ei ruokkii omaa tultaan kolmikemiallisella tavalla. Olemme tehneet kynsien läpäisytestejä viiden eri toimittajan soluille-LiFePO4-solut osuvat tyypillisesti ehkä 150 asteeseen ja istuvat vain tupakoimassa. NCM-solut samassa testissä? Olemme nähneet 600 + astetta ja todellisia liekkejä.

Mutta "turvallisempi" ei tarkoita "turvallista". Meillä oli vuonna 2021 -logistiikkayritys Guangdongissa{10}}asiakas, jonka mielestä LiFePO4 tarkoitti, ettei hän tarvinnut lämpötilan valvontaa. Säästyi ehkä 800 RMB per pakkaus. Sitten tuli elokuu, varaston lämpötila nousi 45 astetta, latausjärjestelmässä ei ollut lämpöhäviötä, ja ne päätyivät kolmeen turvonneeseen pakkaukseen ja yhteen, joka todella ilmaantui. Kukaan ei loukkaantunut, onneksi. Mutta he ovat nyt innokkaimpia asiakkaitamme täysin varustellun BMS:n suhteen.

Asiat, jotka todella aiheuttavat tulipalon

Nähtyämme kymmeniä kenttävikoja (meidän ja kilpailijoiden), mikä itse asiassa menee pieleen:

Lataus on paikka, jossa 70% ongelmista tapahtuu.Ei purkaudu, ei tallennustilaa-lataa. Erityisesti:

• Lataus alle 0 astetta ilman alhainen-lämpötilasuojaa. Litiumlevyt anodille sen sijaan, että interkaloituisivat kunnolla. Et voi nähdä sen tapahtuvan. Kuusi kuukautta myöhemmin sisäinen oikosulku, lämpökarkaistu. Meillä oli asiakas Harbinissa, joka oppi tämän kalliilla tavalla.
• Ylilataus, koska BMS-jännitemittaus poikkesi eikä kukaan huomannut. 3,65 V:n solut työnnetään 3,8 V:iin joka sykli. Toimii hyvin kolme kuukautta, sitten jonain päivänä ei.
• Laturi-BMS-viestintävirhe. Laturi uskoo akun olevan 50 % SOC:ssa, itse asiassa akun varaus on 95 %. Täysi virta lähes -täyteen pakkaukseen. Huonoja aikoja.

Solujen epätasapaino, jota kukaan ei valvo.Jos yhden kennon kapasiteetti on 16S-pakkauksessa 50 mAh pienempi kuin muiden, se saavuttaa 100 % SOC:n ennen kuin paketti ehtii. Jatka pyöräilyä ilman tasapainotusta, kenno ylilatautuu joka kerta. Olemme nähneet paketteja palaavan takuuseen, jossa yksi kenno oli 3,9 V:ssa ja loput 3,5 V:ssa. Se on tulipalo, joka odottaa tapahtuvansa.

Mekaaninen vaurio, joka vaarantaa erottimen.Haarukkatrukit törmäävät esineisiin. Se on vain todellisuutta. Jos isku vahingoittaa soluja sisäisesti-vaikka ulkoinen tarkastus näyttää hyvältä-, voit saada viivästyneen sisäisen oikosulun. Tästä syystä haarukkatrukkien sovelluksille määritämme teräskotelot, emme alumiinia. Kyllä, se on raskaampaa. Kyllä, se on sen arvoista.

Aktiivinen suojaus: Estää ongelmia alkamasta

Teollisuus jakaa tämän "aktiiviseen" ja "passiiviseen" suojaukseen. Aktiivinen tarkoittaa pahojen asioiden estämistä. Passiivinen tarkoittaa vahinkojen hallintaa, kun niitä tapahtuu joka tapauksessa.

Aloita itse soluista

Kuulostaa itsestään selvältä, mutta: osta hyviä soluja. Olemme testanneet kennoja ehkä 20 eri toimittajalta vuosien varrella. Laadun leviäminen on todella järkyttävää. Samat nimelliset tiedot, täysin erilainen käyttäytyminen väärinkäyttötestauksessa.

Mitä etsiä, jos arvioitteollinen litiumakkujen toimittaja:

• Pyydä kynsien läpäisytestivideoita. Ei tietosivuja-todellisia videoita. Hyvät solut savuttavat ja sihisevät. Huonot solut suihkuliekki.
• Tarkista erottimen tiedot. Keraamiset-pinnoitetut erottimet kestävät paljon paremmin lämpörasitusta. Vaihdoimme yksinomaan keraamiseen-pinnoitteeseen vuonna 2019, kun huono erä tavanomaisia ​​erottimia aiheutti kolme kenttävikaa neljänneksen aikana.
• Elektrolyyttilisäaineilla on väliä. Paloa hidastavat lisäaineet, ylilataussuojalisäaineet-tämä ei ole markkinointia, vaan se ero kennoon, joka rikkoutuu sulavasti, ja kenno, joka rikkoutuu voimakkaasti.

Käytimme kaksi vuotta nykyisen solutoimittajamme pätevöitymisessä. Vieraillut tehtaalla neljä kertaa. Katselin heidän QC-prosessiaan. Se on tylsää työtä, mutta sen takia nukumme yöt.

BMS on akun aivot, joka valvoo jännitettä, virtaa ja lämpötilaa.

BMS: aivot, jotka pitävät kaiken elossa

Ollaanpa totta{0}}BMS voi olla mitä tahansa 15 dollarin yhden-sirun ratkaisusta 500 dollarin moni-korttijärjestelmään redundanssilla. Saat mitä maksat.

Halpoja BMS-ongelmia, joita olemme nähneet:

• Jännitteen mittaustarkkuus ±30mV. Solussa, jonka jännite on 100 mV "täynnä" ja "vaarallisen ylivarattu" välillä, se ei ole tarpeeksi hyvä.
• Ei solutasapainotusta tai vain passiivinen tasapainotus. Passiivinen tasapainotus 50 mA:lla kestää kirjaimellisesti viikkoja korjatakseen merkittävän epätasapainon.
• Yksittäinen-piste-vikasuunnittelusta-. Yksi MOSFET kuolee, koko pakkaus on suojaamaton.
• Ei lämpötila-antureita tai yksi anturi koko paketille. 20 kWh:n pakkauksen lämpögradientit voivat helposti osua 15 asteeseen. Yksi anturi ei kerro mitään.

Mitä oikea BMS tekee:

• Valvoo jokaisen kennojännitettä erikseen. Ei moduuli-taso, solu-taso.
• Aktiivinen tasapainotus merkityksellisillä virroilla (käytämme 1A+ pakkauksissamme)
• Useita lämpötila-antureita sijainnin kirjauksella
• Virrantunnistin riittävän tarkka todellisen kulonlaskennan suorittamiseen
• Yhteys laturin kanssa koordinoidun suojan takaamiseksi
• Laitteiston varmuuskopiointi katkeaa pääprosessorista riippumatta

Kustannusero roska-BMS:n ja oikeanlaisen välillä voi olla 200-300 dollaria trukkipakkauksessa. Pakkaus maksaa 8 dollaria,000+. trukki maksaa 30 dollaria,000+. Varasto, jossa se sijaitsee, on sen arvoinen... näet mihin tämä johtaa.

Kun asiakkaat kysyvät meiltä neuvoja alitiumakun valmistaja, kerromme heille: kysy BMS:stä. Pyydä nähdäksesi kaavio. Jos he eivät näytä sinulle, kävele pois.

Lataushallinta: mistä useimmat tulipalot todella alkavat

Mainitsimme tämän jo, mutta se kannattaa toistaa. Lataus on vaarallista.

Tältä näyttää oikea lataussuojaus:

Lämpötila{0}}kompensoitu lataus.Alle 0 astetta? Älä lataa tai lataa huomattavasti pienemmällä virralla. Yli 45 astetta? Sama sopimus. Tämä ei ole valinnaista. Vakiopakkaukset eivät edes hyväksy latausta alle -10 asteen - BMS yksinkertaisesti kieltäytyy sulkemasta latauskontaktoria.

Sivuhuomautus: Myyjät ovat luvanneet asiakkaille "-20 asteen latauskyvyn", ja sitten tekniikan on selitettävä, miksi niin ei tapahdu. Litiumpinnoitus on litiumpinnoitus. Fysiikka ei välitä myyntitavoitteestasi.

Jännitteeseen{0}} perustuva pääte marginaalilla.Jos kennojen nimellisjännite on enintään 3,65 V, päätämme 3,60 V:iin. Kyllä, menetät ehkä 2-3 % käyttökelpoista kapasiteettia. Et myöskään räjäytä. Hyvä kompromissi.

Passiivinen suojaus: Kun asiat menevät joka tapauksessa pieleen

Katsos, voimme rakentaa maailman parhaat suojajärjestelmät ja tavarat silti joskus epäonnistuvat. Kuorma-auto ajaa akkusi yli. Tulva katkaisee elektroniikan. Joku jättää huomioimatta jokaisen varoituksen ja pakottaa latauksen -30 asteeseen, koska toimituksen on mentävä pois.

Passiivinen suojaus tarkoittaa vahinkojen rajoittamista, kun aktiivinen suojaus epäonnistuu.

Lämpöesteet

Kennojen välissä, moduulien välissä ja pakkauksen ulkopinnan ympärillä. Tavoitteena ei ole pysäyttää lämpökarkaamista,{1}}kun se alkaa, se jatkuu. Tavoitteena on hidastaa leviämistä, jotta sinulla on aikaa reagoida.

Käytämme sisäseinissä keraamisten kuitulevyjen yhdistelmää moduuli- ja aerogeelipeittojen välissä. Ei halpaa. Mutta kun yksi solu menee, viereisillä soluilla on ylimääräistä 30-60 sekuntia ennen kuin ne saavuttavat kriittisen lämpötilan. Se on usein tarpeeksi aikaa vaimennusjärjestelmien aktivoitumiseen tai pakkauksen irrottamiseen ja turvalliseen ilmaan.

Kaikille, jotka hankkivat osoitteesta aLiFePO4-akkuratkaisujen toimittaja, kysy lämpöesteen teknisistä tiedoista. Jos he eivät voi kertoa sinulle suojamateriaaliensa lämmönjohtavuutta ja syttymiskestävyyttä, se on punainen lippu.

Palonsammutus

Arvokkaille{0}}asennuksille tarvitset erillisen eston. Tavalliset palosammuttimet eivät toimi hyvin litiumakuilla-palo on sisäinen, ja se johtuu itsestään-kuumenevista reaktioista, joita vesi ei pysty pysäyttämään.

Olemme työskennelleet estojärjestelmien kanssa, jotka käyttävät perfluoriheksanoni{0}}pohjaisia ​​aineita. Ne jäähdyttävät soluja samalla kun ne häiritsevät kemiallisesti palamista. Ei täydellinen, mutta huomattavasti parempi kuin yrittää suihkuttaa CO2:ta sisäisessä kemiallisessa reaktiossa.

Todellista puhetta kuitenkin: tukahduttaminen on viimeinen keino. Jos vaimennusjärjestelmäsi aktivoituu, akkusi on jo pilalla. Rajoitat vain sivuvaurioita siinä vaiheessa. Parempi kun ei koskaan tarvitse sitä.

Kotelon suunnittelu

Kotelon on tehtävä useita asioita:

• Säilytä poistokaasut ja ohjaa ne pois ihmisistä
• Selviydy mekaanisesta väärinkäytöstä (trukkien pakkaukset putoavat, osuvat, törmäävät esineisiin)
• Säilytä IP-luokitus myös iskujen jälkeen
• Salli lämmön haihtumista normaalin käytön aikana ja pidä lämpöä lämpötapahtumien aikana

Suunnittelemme teräskotelot, joissa on suunnatut tuuletusreitit kaikkiin trukkasovelluksiin. Tuuletusreitillä on väliä-et halua, että tulistettua kaasua ohjataan käyttäjään tai syttyviin materiaaleihin.

Vikadiagnoosi: havaitse ongelmat ennen kuin ne syttyvät tulipaloihin

Tämä on osa, joka erottaa vakavat akkujärjestelmät halvoista.

Reaaliaikainen{0}}tarkkailu havaitsee välittömät vaarat-jännitteen putoaminen purkauksen aikana tarkoittaa jotain oikosulkua. lämpötilan nousu latauksen aikana tarkoittaa, että jotain on vialla. Nämä vaativat välitöntä suojatoimia.

Mutta arvokasta on trendianalyysi. Solulla, joka on jatkuvasti 5 astetta lämpimämpi kuin sen naapurit, on luultavasti kohonnut sisäinen vastus. Se ei ole vaarallista tänään. Se on kuuden kuukauden kuluttua. Hyvä BMS kirjaa nämä tiedot lokiin, merkitsee trendin ja antaa sinun käsitellä sitä määräaikaishuoltojen aikana varaston tulipalon sijaan.

Teemme kuukausittaiset tiedot kaikista laivastomme{0}}käyttöönotetuista paketeista. Olemme saaneet ainakin tusinaa kertaa kiinni kehittyvistä vioista, joista olisi tullut kenttävikoja, jos niitä ei huomioida. Yhdessä pakkauksessa yksi kenno ajelehti 20 mV korkealle kolmen kuukauden aikana. Otettiin se, tarkastettiin, havaittiin varhaisen{5}}vaiheen erottimen heikkeneminen. Moduuli vaihdettu, paketti toimii edelleen hyvin kahden vuoden kuluttua.

Jos puhut potentiaalisellelitiumpariston OEM-kumppani, kysy heidän diagnostiikkaominaisuuksistaan. Pyydä nähdäksesi esimerkkikalustotietoraportit. Jos he eivät pysty näyttämään trendianalyysiä ja ennakoivia huoltotietoja, heidän BMS-järjestelmänsä suorittaa luultavasti vain peruskynnyksen seurantaa,{2}}joka on vähimmäismäärä.

Standardit ja mitä ne todellisuudessa tarkoittavat

UN38.3, IEC 62619, UL 1973 – näet nämä sertifikaatit kaikkialla. Tässä on epämiellyttävä totuus: näiden standardien läpäiseminen tarkoittaa, että akkusi täyttää vähimmäisvaatimukset. Se ei tarkoita, että se olisi hyvä.

Olemme testanneet kilpailijoiden paketteja, joilla oli kaikki sertifioinnit, mutta silti epäonnistuneet sisäisissä{0}}väärinkäytöksissä. Standardit ovat lattia, eivät katto.

Jos toimittaja ei voi näyttää sinulle näitä todistuksia, juokse karkuun. Ne ovat pöytäpanoksia. Älä vain oleta, että sertifiointi vastaa laatua.

Sisäinen testaus ylittää standardivaatimukset. Alemmat lämpötilarajat. Korkeamman virran väärinkäyttö. Jatkettu lämpöpyöräily. Haluamme tietää, kuinka pakettimme epäonnistuvat, emme vain sitä, että ne läpäisevät tietyn testin.

Asiakkaille, jotka tarvitsevat mukautettuja määrityksiä-epätavallisia jännitteitä, erityisiä muototekijöitä, integrointia omiin järjestelmiin-, jotka toimivatmukautettu litiumakun valmistajajoka tekee tällaisen laajennetun testauksen, on palkkion arvoinen. Sertifikaatti kertoo, että pakkaus täyttää koodin. Laajennettu testaus kertoo, kuinka se todella toimii sovelluksessasi.

Mitä todella suosittelemme

Mitä sinun pitäisi kaiken tämän jälkeen tehdä, jos määrittelet paristot teollisiin sovelluksiin?

Rehellisesti sanottuna tämä ala on parantunut viimeisten viiden vuoden aikana. Kun aloitimme, puolet markkinoilla olevista pakkauksista oli periaatteessa aikapommeja. Nyt vakavimmat toimittajat rakentavat kohtuullisen turvallisia järjestelmiä. Mutta "kohtuullisen turvallinen" jättää silti tilaa sellaiselle kustannus-leikkaukselle, joka aiheuttaa tulipaloja. Sinun tehtäväsi on selvittää, mitkä toimittajat todella tekevät työn, ja mitkä toimittajat vain valitsevat valintaruutuja.

Akun turvallisuus ei ole seksikästä. Se ei tee hyvää markkinointia. Kukaan ei koskaan ostanut trukkia, koska akulla oli suuri lämpövastus.

Mutta ymmärrä se väärin ja kaikella muulla ei ole merkitystä melko nopeasti. Olemme rakentaneet maineemme pakkauksiin, jotka vain toimivat vuodesta toiseen olosuhteissa, jotka tappavat halvemmat järjestelmät. Sitä sinun pitäisi etsiä jokaisesta arvioimastasi toimittajasta.

Kysymyksiä? Keskustelemme aina mielellämme tiettyjen sovellusten kautta. Sitä varten olemme täällä.