Mikä on jännitteenvalvonta?
Viime vuonna saksalainen asiakas otti yhteyttä, koska kolme heidän varastossa olevaa trukkia kieltäytyi yhtäkkiä toimimasta. Osoittautui, että akut olivat kunnossa-BMS oli ajautunut noin 40 mV jännitelukemiin ja päätti, että akut olivat ylilatautuneet. Lukitsi kaiken. Kolme konetta kuollut koko päivän ajan. Siellä laskutetaan tunnin mukaan.
Aika tyypillinen tarina itse asiassa. Jännitteenvalvonta kuulostaa BMS:n perusasialta. Ja kuitenkin tämä "perustoiminto" aiheuttaa enemmän kenttäongelmia kuin melkein mikään muu.
Mitä jännite kertoo
Jokainen akkujen parissa työskentelevä tietää, että napajännite on pohjimmiltaan -kennon tilan reaaliaikainen peili. SOC-arvio riippuu siitä. Ylilataus- ja ylipurkaussuoja riippuu siitä. Solujen konsistenssitarkistukset riippuvat siitä. IEC 62619:2022 ilmaisee asian suoraan: jännite on kriittisempi kuin virta tai lämpötila, ja BMS:n on katkaistava lataus ennen tai heti kun kennojännite saavuttaa turvakaton.
Miksi niin lopullinen? Koska jännite muuttuu ensin. Kasvava sisäinen vastus, kapasiteetin häipyminen, litiumpinnoitusriski-nämä näkyvät jännitteen käyttäytymisessä viikkoja tai kuukausia ennen lämpötilapoikkeamia. Kun saat lämpöhälytyksen, asiat ovat jo menneet sivuttain.
Toyotan AHR10W hybridiakkujärjestelmä tarjoaa hyödyllisiä vertailukennoja, joissa kussakin on 1,2 V, sarjaan -yhteensä 201,6 V. ECU käsittelee jokaista kahta moduulia yhtenä valvontayksikkönä ja seuraa yhteensä 14 yksikköä. Tämä ryhmittely antaa järjestelmän paikantaa, mikä yksikkö sisältää ongelmasolun. Sama logiikka pätee teollisuuspakkauksiin-et voi antaa jokaiselle solulle omaa viestintäkanavaa, mutta tarvitset riittävän tarkkuuden jäljittääksesi ongelmat vähintään moduulitasolle.
Neljä tunnistusmenetelmää
Akun jännitteen havaitseminen on jaettu neljään päätapaan. Useimmat ostajat, jotka puhuvat litiumakun toimittajan kanssa, eivät kysy tätä yksityiskohtaa, mutta tämä yksityiskohta asettaa koko BMS:n luotettavuustason.
Rele-ja-kondensaattori
Ensimmäinen on releen-ja-kondensaattorin eristyksen näytteenotto. Yksinkertainen konsepti: kondensaattori ottaa näytteen jännitteestä kennosta, sitten mittaat kondensaattorin. Ongelmat ovat ilmeisiä liian-hidas näytteenotto, huono tarkkuus, releen kuluminen. Jotkut varhaiset energian varastointiprojektit käyttivät tätä. Pääosin vanhentunut nyt.
Kelluva-maa
Toinen on kelluvan{0}}maan tunnistus. Ikkunavertailija tarkistaa, toimiiko nykyinen maapotentiaali A/D-muunnoksessa; jos ei, D/A säätää sitä. Testit hyvin laboratoriossa. Hajoaa pellolla. Haarukkatrukit ja automaattitrukit{5}}moottorikäyttö on liian voimakasta. Maapotentiaali ei pysy paikallaan.
Yhteinen{0}}tila
Kolmas on yleisen{0}}tilan tunnistus. Kaikki kennot mitattuna yhtä vertailupistettä vasten, tarkkuusvastuksen jakajat skaalaavat kaiken alas, sitten vähennät yksittäisten kennojännitteiden saamiseksi. Yksinkertainen piiri. Mutta vastusvirheet kasaantuvat. Toimii hyvin alle 8S. Sen jälkeen tarkkuus tulee kyseenalaiseksi. Tätä pinoamisongelmaa ei voida täysin korjata kalibroinnilla,{8}}se on sisällytetty lähestymistapaan.
Differentiaali{0}}tila
Neljäs on differentiaalitilan-tunnistus. Op-vahvistimet torjuvat yhteisen-moodin jännitteen ja mittaavat jokaisen solun välisen eron suoraan. Tarkkuus päihittää muut kolme vakaalla marginaalilla. Kauppa-on piirin monimutkaisuus ja hinta. Yli 12S:n paketit jakautuvat yleensä useisiin tunnistusmoduuleihin, joista jokainen käsittelee segmenttiä ja välittää tulokset väylän kautta. Useimmat teollista työtä tekevät litiumakkujärjestelmien valmistajat ovat siirtyneet tähän suuntaan.
Vuotovirtaloukku
Tämä on helppo jättää huomioimatta.
Jännitteenilmaisupiirit ottavat virtaa kennoista. Pieniä määriä-mikroampeeria milliampeeriin-mutta jatkuvasti. Ja tässä on saalis: sarjapaketissa lähempänä negatiivista napaa olevat kennot kuljettavat enemmän vuotovirtaa. Ota 16S pakkaus. Positiivisessa päässä oleva kenno 1 näkee vain vuodon omasta tunnistuspiiristään. Solu 16 negatiivisessa päässä näkee kumulatiivisen vuodon kaikista 16 tunnistuspiiristä sekä BMS-ohjaimesta ja kaikista muista negatiivisista referenssipakkauksista.
Satojen syklien aikana negatiiviset{0}}pääsolut purkautuvat syvemmälle ja vanhenevat nopeammin. Johdonmukaisuus ajautuu. Tämä ei ole solujen laatuongelma. Se on järjestelmän suunnitteluongelma.
Korjauksia on olemassa: nosta tunnistuspiirin tuloimpedanssia absoluuttisen vuodon vähentämiseksi; lisää kytkimiä näytteenottopolkujen katkaisemiseksi, kun mittausta ei tehdä; tai vain määritä hieman suurempikapasiteettiset solut negatiivisille{0}}päätyasemille ja hyväksy epäsymmetria. Jos LiFePO4-akkujen tukkumyyjä ei osaa vastata tätä koskeviin kysymyksiin, heidän pakkauksiinsa kehittyy todennäköisesti kiihtyvä epätasapaino alalla. Hyvä suodatinkysymys, kun tarkistat myyjiä.
Tarkkuus ja miksi sillä on enemmän merkitystä kuin tekniset tiedot ehdottavat
IEC 62619 sanoo, että jännitesuojauksen on toimittava ennen kuin kennojännite saavuttaa turvakynnyksen tai kun jännite saavuttaa sen. Marginaalia tuntuu olevan. Käytännössä ei ole paljon.
Ota LFP. Täysi lataus noin 3,65V. Vaaravyöhyke alkaa noin 3.70V. Se on 50 mV ikkuna. Jos tunnistustarkkuus on ±30 mV-yleistä halvoissa BMS-malleissa-, pelkkä mittausepävarmuus syö yli puolet turvamarginaalistasi. BMS näyttää 3,65V, todellinen jännite saattaa olla jo 3,68V. Käytämme ±5mV sisäisesti. Tarvitsee parempia ADC:itä, tiukempia jänniteviittauksia, huolellisempaa PCB-asettelua. Maksaa enemmän. Mutta verrattuna siihen, mikä menee pieleen, kun tarkkuus luistaa, ei mainitsemisen arvoista.
Oli tapaus: asiakkaan pakkaus kesti kaksi vuotta, tunnistustarkkuus poikkesi toimituksen ±8mV:sta ±35mV:iin. Ei vikakoodeja-poikkeaminen oli asteittaista. Eräänä päivänä latauksen aikana kenno osui 3,72 V:iin, kun järjestelmä luuli sen olevan 3,65 V ja jatkoi toimintaansa. Onneksi solu kesti. Muuten se on tapahtumaraportti.
Tällainen progressiivinen epäonnistuminen piiloutuu hyvin. Vuosittaiset kalibrointitarkastukset ovat vähimmäismäärä.
Tasapainotus, lämpötila ja kaikki muu
Aktiivinen tai passiivinen tasapainotus toimii vain, jos tiedät mitkä solut ovat korkealla ja mitkä matalalla. Huono tunnistus tarkoittaa sokeaa tasapainoa. Passiivinen tasapainotus vuotaa vastusten läpi. Tyypillinen 50 mA tasapainotusvirta kestää tunteja vetää yksi kenno alas 0,1 V:lla. Jos jännitteen mittausvirheet kääntävät suuntaa jopa satunnaisesti, pahennat epätasapainoa polttaessasi energiaa. Kun arvioit teollista litiumakkujen myyjää, kysy tasapainotusstrategiasta ja tunnistustarkkuudesta yhdessä. "On aktiivinen tasapainotus" ei tarkoita mitään, jos taustalla olevat tiedot ovat roskaa.
Lämpötilan kompensointi on toinen asia, joka harvoin näkyy teknisissä tiedoissa. Sama kenno 3,30 V:n jännitteellä lukee eri tavalla 25 asteessa verrattuna 0 asteeseen. Sisäinen vastus siirtyy, itse mittauspiiri ajautuu lämpötilan mukana. Ilman korvausta SOC-arviot vaihtelevat kausittain. Alhaisen-lämpötilojen lataaminen vaikeuttaa-kennot -5 asteessa eivät toimi kuten kennot huoneenlämmössä. BMS, joka tarkkailee vain jännitettä ilman ristiviittauslämpötilaa, saattaa sallia latauksen, kun sen ei pitäisi, tai estää lataamisen, kun se voisi. Sinun on kysyttävä näistä asioista suoraan toimittajan tekniseltä tiimiltä.
Miltä epäonnistuminen näyttää
Äkillinen vika
Jännitteenvalvontaongelmat näkyvät muutamalla tavalla. Ilmeisin on äkillinen vika. Yhden kennon jännite lukee 0V tai täyden paketin jännite. Järjestelmä antaa koodin ja lukittuu. Ärsyttävää, mutta ainakin järjestelmä tietää, että jotain on rikki.
Asteittainen ajautuminen
Pahinta on asteittainen ajautuminen. Mitatut arvot poikkeavat hitaasti todellisuudesta. Ei vikakoodeja. Suojakynnykset on käytännössä poistettu käytöstä. Saattaa käydä kaksi vuotta ennen kuin kukaan huomaa-yleensä siksi, että jotain pahaa on tapahtunut.
Ajoittainen yhteys
Sitten on ajoittain kosketusongelmia. Tärinä löysää tunnistusjohtojen liittimiä. Jännitelukemat tulevat ja menevät. Joskus toistettavissa, joskus ei. Painajainen vianmääritykseen.
Jännitteenvalvonta menee syvälle, jos haluat kaivaa, mutta ydin on yksinkertainen: tämä on tietoperusta kaikelle muulle BMS: lle. Perustus ei ole vankka, millään huipulle rakennetulla ei ole merkitystä.
Kun hankit akkupakkauksia, älä katso vain kapasiteettia, käyttöikää tai hintaa. BMS-tunnistuksen tarkkuus, tunnistusarkkitehtuuri, kalibrointiprotokollat-näillä sisäosilla on yhtä paljon merkitystä. Kysymykset tervetulleita. Olemme astuneet tarpeeksi maamiinoihin vuosien varrella saadaksemme mielipiteitä.
