Pil Güvenliği Koruması Nedir?

Öncelikle dürüst olayım: Bu sektörde gördüğümüz akü yangınlarının çoğu gizemli değildi. Tahmin edilebilirlerdi. Birisi 50$ tasarruf etmek için bir koruma katmanını atladı veya bir satın alma müdürü Alibaba'daki en ucuz BMS'yi seçti veya-ve bu düşündüğünüzden daha fazla oluyor-bir forklift operatörü, yaz aylarında sıfır havalandırmalı bir kulübede gece boyunca cihazı şarjda bıraktı.

Pil güvenliği koruması soyut bir mühendislik konsepti değildir. 15.000 $'lık pil paketinizin 150.000 $'lık bir sigorta talebine dönüşmesini engelleyen donanım, yazılım ve tasarım seçeneklerinin toplamıdır. Ya da daha kötüsü.

On yılı aşkın bir süredir malzeme taşıma ve endüstriyel araçlara yönelik LiFePO4 paketleri üretiyoruz. Bu makale, başladığımızda birisinin bize anlatmasını dilediğimiz her şeyi-artı, zor yoldan öğrendiğimiz birkaç pahalı dersten oluşuyor.

Endüstriyel sınıf prizmatik hücreler sağlam izleme sistemleri gerektirir.

Neden LiFePO4 ve Neden Hala Korunmaya İhtiyaç Duyuyor?

Müşterilerimizden sürekli olarak aldığımız bir soru var: "Lityum demir fosfatın güvenli kimya olduğunu düşündüm. Tüm bu koruma malzemelerine neden ihtiyacım var?"

Adil nokta. LiFePO4, NCM veya NCA'dan gerçekten daha güvenlidir. Olivin kristal yapısı ısındığında oksijen salmaz, bu da üçlü kimyaların yaptığı gibi kendi ateşini yakmayacağı anlamına gelir. Beş farklı tedarikçiden alınan hücreler üzerinde tırnak penetrasyon testleri yaptık-LiFePO4 hücreleri genellikle 150 dereceye kadar çarpıyor ve öylece oturup sigara içiyor. NCM hücreleri aynı testte mi? 600 derece+ ve gerçek alevleri gördük.

Ancak "daha güvenli", "güvenli" anlamına gelmez. 2021'de-Guangdong'daki lojistik şirketinde-LiFePO4'ün sıcaklık izlemeye ihtiyaç duymadıkları anlamına geldiğini düşünen bir müşterimiz vardı. Paket başına belki 800 RMB tasarruf edildi. Sonra Ağustos geldi, depo 45 derecelik sıcaklığa ulaştı, şarj sisteminde termal azalma olmadı ve sonuçta üç şişmiş paket ve bir tanesi gerçekten havalandırılmış oldu. Çok şükür kimse yaralanmadı. Ancak onlar artık tam özellikli BMS konusunda en hevesli müşterilerimiz.

Aslında Yangınlara Sebep Olan Şeyler

Düzinelerce saha arızasını gördükten sonra (bizim ve rakiplerimizinki), işte gerçekte yanlış giden şey:

Şarj, sorunların %70'inin meydana geldiği yerdir.Deşarj değil, depolama{0}}şarjı değil. Özellikle:

• Düşük-sıcaklık koruması olmadan 0 derecenin altında şarj ediliyor. Lityum plakaları düzgün bir şekilde birleştirmek yerine anotun üzerine yerleştirin. Bunun olduğunu göremezsiniz. Altı ay sonra dahili kısa devre ve termal kaçak. Harbin'de bunu pahalı yoldan öğrenen bir müşterimiz vardı.
• Aşırı şarj çünkü BMS voltaj ölçümü saptı ve kimse bunu fark etmedi. 3,65V olarak derecelendirilen hücreler her döngüde 3,8V'a itiliyor. Üç ay boyunca gayet iyi çalışıyor, sonra bir gün çalışmıyor.
• Şarj cihazı-BMS iletişim hatası. Şarj cihazı pilin %50 SOC'de olduğunu düşünüyor, pil aslında %95'te. Neredeyse-dolu bir pakete tam akım. Kötü zamanlar.

Kimsenin izlemediği hücre dengesizliği.16S paketinde, eğer bir hücre diğerlerinden 50 mAh daha düşük kapasiteye sahipse, paketten önce %100 SOC'ye ulaşacaktır. Dengelemeden bisiklet sürmeye devam edin, o hücre her seferinde aşırı şarj olur. Bir hücrenin 3,9V'ta, geri kalanının ise 3,5V'de olduğu paketlerin garanti için geri geldiğini gördük. Bu gerçekleşmeyi bekleyen bir yangın.

Ayırıcıyı tehlikeye atan mekanik hasar.Forkliftler eşyalara çarpıyor. Bu sadece gerçek. Darbe, hücrelere dahili olarak zarar verirse-harici inceleme iyi görünse bile-gecikmeli dahili kısa devrelere neden olabilirsiniz. Bu nedenle forklift uygulamaları için alüminyum yerine çelik kasalar sunuyoruz. Evet, daha ağır. Evet buna değer.

Aktif Koruma: Sorunların Başlamasını Engellemek

Endüstri bunu "aktif" ve "pasif" koruma olarak ikiye ayırıyor. Aktif, kötü şeylerin olmasını önlemek anlamına gelir. Pasif, yine de meydana geldiğinde hasar kontrolü anlamına gelir.

Hücrelerin kendisiyle başlayın

Kulağa çok açık geliyor ama: iyi piller satın alın. Yıllar boyunca belki 20 farklı tedarikçinin hücrelerini test ettik. Kalitenin yayılması gerçekten şok edici. Aynı nominal özellikler, kötüye kullanım testinde tamamen farklı davranışlar.

Bir değerlendirme yapıyorsanız nelere dikkat etmelisiniz?endüstriyel lityum pil tedarikçisi:

• Tırnak penetrasyon testi videoları isteyin. Veri sayfaları-gerçek videolar değil. İyi hücreler duman çıkarır ve tıslar. Kötü hücreler alev püskürtür.
• Ayırıcı özelliklerini kontrol edin. Seramik-kaplı ayırıcılar termal stresi çok daha iyi yönetir. Kötü bir grup geleneksel ayırıcının bir çeyrekte üç saha arızasına neden olmasının ardından 2019'da özel olarak seramik-kaplamalıya geçtik.
• Elektrolit katkı maddeleri önemlidir. Alev geciktirici katkı maddeleri, aşırı şarja karşı koruma katkı maddeleri-bu şeyler pazarlama değildir; bu, sorunsuz bir şekilde arızalanan bir hücre ile şiddetli bir şekilde arızalanan bir hücre arasındaki farktır.

Mevcut hücre tedarikçimizi değerlendirmek için iki yıl harcadık. Fabrikayı dört kez ziyaret ettim. Kalite kontrol süreçlerini izledim. Sıkıcı bir iş ama geceleri bu yüzden uyuyoruz.

BMS, pilin beynidir; voltajı, akımı ve sıcaklığı izler.

BMS: Her şeyi canlı tutan beyin

Gerçekçi olalım-bir BMS, 15 ABD Doları tutarındaki tek-çip çözümünden, yedekliliğe sahip 500 ABD Doları değerindeki çoklu-kartlı sisteme kadar her şey olabilir. Ödediğinizin karşılığını alıyorsunuz.

Gördüğümüz ucuz BMS sorunları:

• ±30mV gerilim ölçüm doğruluğu. "Dolu" ile "tehlikeli derecede aşırı yüklenmiş" arasında 100 mV'lik bir hücrede bu yeterince iyi değil.
• Hücre dengeleme yok veya yalnızca pasif dengeleme var. 50mA'da pasif dengelemenin ciddi dengesizliği düzeltmesi kelimenin tam anlamıyla haftalar alır.
• Tek-nokta-arıza-noktası tasarımları. Bir MOSFET ölür, tüm paket korumasız kalır.
• Sıcaklık sensörü yok veya paketin tamamı için tek bir sensör var. 20 kWh'lik bir paketin içindeki termal gradyanlar kolaylıkla 15 dereceye ulaşabilir. Bir sensör size hiçbir şey söylemez.

Uygun bir BMS ne yapar:

• Her hücre voltajını ayrı ayrı izler. Modül-düzeyi, hücre-düzeyi değil.
• Anlamlı akımlarda aktif dengeleme (paketlerimizde 1A+ çalıştırıyoruz)
• Konum günlüğüne sahip çoklu sıcaklık sensörleri
• Gerçek Coulomb sayımı yapabilecek kadar doğru akım algılama
• Koordineli koruma için şarj cihazıyla iletişim
• Donanım yedeklemesi ana işlemciden bağımsız olarak kesiliyor

Çöp BMS ile uygun bir BMS arasındaki maliyet farkı, forklift paketinde 200-300 $ olabilir. Paketin maliyeti 8$,000+. Forkliftin maliyeti 30$,000+. İçinde bulunduğu deponun fiyatı... bunun nereye gittiğini görüyorsun.

Müşteriler bizden bir ürün seçme konusunda tavsiye istediğindelityum pil üreticisi, onlara şunu söylüyoruz: BMS'yi sorun. Şemayı görmeyi isteyin. Eğer sana göstermeyeceklerse, uzaklaş.

Şarj kontrolü: çoğu yangının gerçekte başladığı yer

Bunu daha önce de belirtmiştik ama tekrar etmekte fayda var. Şarj etmek tehlikelidir.

Uygun şarj koruması şöyle görünür:

Sıcaklık-dengeli şarj.0 derecenin altında mı? Şarj etmeyin veya çok düşük akımda şarj etmeyin. 45 derecenin üstünde mi? Aynı anlaşma. Bu isteğe bağlı değil. Standart paketlerimiz -10 derecenin altındaki şarjları bile kabul etmez; BMS, şarj kontaktörünü kapatmayı reddeder.

Yan not: Satış elemanlarımız müşterilere "-20 derece şarj kapasitesi" sözü verdi ve ardından mühendislik bunun neden olmadığını açıklamak zorunda kaldı. Lityum kaplama lityum kaplamadır. Fizik satış hedefinizi umursamıyor.

Gerilim-tabanlı, marjlı sonlandırma.Hücreler maksimum 3,65V olarak derecelendirilmişse, 3,60V'ta sonlandırılırız. Evet, kullanılabilir kapasitenin belki %2-3'ünü kaybedersiniz. Ayrıca patlamazsın. İyi bir takas.

Pasif Koruma: İşler Ters Gittiğinde

Bakın, dünyanın en iyi koruma sistemlerini kurabiliyoruz ama bazı şeyler yine de ara sıra başarısız oluyor. Bir kamyon akü paketinizin üzerinden geçiyor. Bir sel elektronik devreyi devre dışı bırakır. Birileri her uyarıyı görmezden geliyor ve teslimatın yapılması gerektiği için -30 derecede saldırıyor.

Pasif koruma, aktif koruma başarısız olduğunda hasarı sınırlamakla ilgilidir.

Termal bariyerler

Hücreler arasında, modüller arasında ve paketin dış kısmı çevresinde. Amaç termal kaçağı-başladıktan sonra durdurmak değil, gidiyor. Amaç yayılmayı yavaşlatmak, böylece tepki verecek zamanınız olur.

İç duvarlarda modül ve aerojel battaniyeler arasında seramik elyaf levha kombinasyonu kullanıyoruz. Ucuz değil. Ancak bir hücre öldüğünde, komşu hücrelerin kritik sıcaklığa ulaşmadan önce fazladan 30-60 saniyeleri olur. Bu genellikle söndürme sistemlerinin etkinleştirilmesi veya paketin bağlantısını kesip güvenli bir şekilde havalandırması için yeterli bir süredir.

kaynak kullanan herkes içinLiFePO4 pil çözümleri sağlayıcısı, termal bariyer özelliklerini sorun. Eğer bariyer malzemelerinin termal iletkenliğini ve tutuşma direncini size söyleyemiyorlarsa, bu bir tehlike işaretidir.

Yangın söndürme

Yüksek-değerli kurulumlar için özel engelleme istiyorsunuz. Standart yangın söndürücüler lityum pillerle iyi çalışmaz-yangın dahilidir ve suyun durduramadığı kendiliğinden-ısınan reaksiyonlardan kaynaklanır.

Perflorohekzanon-tabanlı ajanlar kullanan baskılama sistemleriyle çalıştık. Yanmaya kimyasal olarak müdahale ederken hücreleri soğuturlar. Mükemmel değil ama dahili bir kimyasal reaksiyonda CO2 püskürtmeye çalışmaktan çok daha iyi.

Ancak gerçek konuşma: bastırma son çaredir. Söndürme sisteminiz devreye girerse akünüz zaten mahvolmuş demektir. Bu noktada sadece ikincil hasarı sınırlıyorsunuz. Hiç ihtiyaç duymamak daha iyi.

Muhafaza tasarımı

Muhafazanın birkaç şey yapması gerekiyor:

• Havalandırma gazlarını kontrol altına alın ve insanlardan uzağa yönlendirin
• Mekanik istismardan kurtulun (forklift paketleri düşer, çarpılır, eşyalara çarpar)
• Darbelerden sonra bile IP derecesini koruyun
• Termal olaylar sırasında ısıyı korurken normal çalışma sırasında ısı dağılımına izin verin

Tüm forklift uygulamalarımız için yönlendirilmiş havalandırma yollarına sahip çelik muhafazalar sunuyoruz. Havalandırma yolu önemlidir;-aşırı ısınmış gazın operatöre veya yanıcı maddelere yönlendirilmesini istemezsiniz.

Arıza Teşhisi: Sorunları Yangına Dönüşmeden Yakalamak

Ciddi akü sistemlerini ucuz olanlardan ayıran kısım budur.

Gerçek-zamanlı izleme, acil tehlikeleri yakalar-deşarj sırasında voltajın düşmesi bir şeyin kısa devre yaptığı anlamına gelir; Şarj sırasında sıcaklığın aniden yükselmesi bir sorun olduğu anlamına gelir. Bunların acil koruyucu müdahaleye ihtiyacı var.

Ancak değerli olan şey trend analizidir. Komşularından sürekli olarak 5 derece daha sıcak olan bir hücrenin iç direnci muhtemelen yüksektir. Bugün tehlikeli değil. Altı ay sonra olacak. İyi bir BMS bu verileri günlüğe kaydeder, trendi işaretler ve depo yangını yerine planlı bakım sırasında bu sorunu gidermenize olanak tanır.

Filomuzda konuşlandırılan tüm paketlerimiz için aylık veri{0}çekimi yapıyoruz. En az bir düzine kez göz ardı edildiği takdirde saha arızası haline gelebilecek arızalar geliştirdiğini yakaladık. Bir pakette, üç ay boyunca tek bir hücrenin 20 mV yükseğe sürüklendiği görüldü. Çektim, inceledim, ayırıcının erken-aşamasında bozulma olduğunu gördüm. Modül değiştirildi, paket iki yıl geçmesine rağmen hala sorunsuz çalışıyor.

Eğer bir potansiyelle konuşuyorsanızlityum pil OEM ortağı, tanılama yeteneklerini sorun. Örnek filo veri raporlarını görmeyi isteyin. Size trend analizi ve tahmine dayalı bakım verilerini gösteremiyorlarsa, BMS'leri muhtemelen yalnızca minimum eşik izlemesini- yapıyordur.

Standartlar ve Gerçekte Ne İfade Ettikleri

UN38.3, IEC 62619, UL 1973; bu sertifikaları her yerde göreceksiniz. Rahatsız edici gerçek şu: Bu standartları geçmek, pilinizin minimum gereksinimleri karşıladığı anlamına gelir. Bu onun iyi olduğu anlamına gelmez.

Tüm sertifikalara sahip olan rakip paketlerini test ettik ve yine de şirket içinde yürüttüğümüz temel kötüye kullanım testlerinde-başarısız olduk. Standartlar tavan değil tabandır.

Bununla birlikte, bir tedarikçi size bu sertifikaları gösteremezse kaçın. Bunlar masa kazıkları. Sertifikasyonun kaliteye eşit olduğunu varsaymayın.

Dahili testlerimiz standart gerekliliklerin ötesine geçer. Daha düşük sıcaklık sınırları. Daha yüksek akım kötüye kullanımı. Genişletilmiş termal döngü. Paketlerimizin yalnızca belirli bir testi geçmelerini değil, nasıl başarısız olduklarını da bilmek istiyoruz.

Özel yapılandırmalara-olağandışı voltajlara, belirli form faktörlerine, özel sistemlerle entegrasyona- ihtiyaç duyan müşteriler içinözel lityum pil üreticisiBu tür genişletilmiş testleri kim yaparsa, premium değere değer. Sertifika size paketin kurallara uygun olduğunu söyler. Genişletilmiş test, uygulamanızda gerçekte nasıl performans göstereceğini anlatır.

Aslında Ne Öneriyoruz?

Tüm bunlardan sonra pilleri endüstriyel uygulamalara yönelik olarak seçiyorsanız aslında ne yapmalısınız?

Dürüst olmak gerekirse, bu sektör son beş yılda çok daha iyiye gitti. Başladığımızda piyasadaki paketlerin yarısı aslında saatli bombalardı. Artık en ciddi tedarikçiler oldukça güvenli sistemler inşa ediyor. Ancak "makul derecede güvenli", yangınlara neden olan maliyet-kesintisine hâlâ yer bırakıyor. İşiniz, hangi tedarikçilerin işi gerçekten yaptığını, hangilerinin ise sadece kutuları işaretlediğini bulmaktır.

Pil güvenliği seksi değil. İyi bir pazarlama yapmaz. Hiç kimse forklift satın almadı çünkü akünün termal kaçak yayılma direnci çok yüksekti.

Ancak yanlış anladığınızda geri kalan her şeyin önemi hızla kaybolur. İtibarımızı, daha ucuz sistemleri ortadan kaldıracak koşullarda her yıl işe yarayan paketler üzerine inşa ettik. Değerlendirdiğiniz herhangi bir tedarikçide aramanız gereken şey budur.

Sorunuz mu var? Belirli uygulamalar hakkında konuşmaktan her zaman mutluluk duyarız. Biz bunun için buradayız.