מהו ניטור מתח?
בשנה שעברה הגיע לקוח גרמני בגלל ששלוש מלגזות במחסן שלהם סירבו לפתע לעבוד. התברר שהסוללות תקינות-ה-BMS נסחף בערך ב-40mV בקריאות מתח והחליט שהמארזים טעונים יתר על המידה. נעל הכל. שלוש מכונות מתות במשך יום שלם. הם גובים חשבון לפי שעה שם.
סיפור די טיפוסי, למעשה. ניטור מתח נשמע כמו הדבר הבסיסי ביותר ש-BMS עושה. ובכל זאת "הפונקציה הבסיסית" הזו גורמת ליותר בעיות שדה כמעט מכל דבר אחר.
מה מתח אומר לך
כל מי שעובד עם סוללות יודע שמתח המסוף הוא בעצם מראה-בזמן אמת של מצב התא. הערכת SOC תלויה בזה. הגנת טעינת יתר ופריקת יתר תלויה בכך. בדיקות עקביות התא תלויות בכך. IEC 62619:2022 מנסח זאת באופן בוטה: המתח קריטי יותר מהזרם או הטמפרטורה, וה-BMS חייב לחתוך את הטעינה לפני או ברגע שמתח התא מגיע לתקרת הבטיחות.
למה כל כך נחרץ? כי המתח משתנה קודם כל. עלייה בהתנגדות פנימית, דהיית קיבולת, סיכון לציפוי ליתיום-אלה מופיעים בהתנהגות מתח שבועות או חודשים לפני חריגות בטמפרטורה. בזמן שאתה מקבל אזעקה תרמית, הדברים כבר הלכו הצידה.
מערכת הסוללות ההיברידית AHR10W של טויוטה מציעה תאי ייחוס שימושי. 168 ב-1.2V כל אחד, סדרה-מחוברים ל-201.6V בסך הכל. ה-ECU מתייחס לכל שני מודולים כיחידת ניטור אחת, ועוקב אחר 14 יחידות בסך הכל. קיבוץ זה מאפשר למערכת לאתר איזו יחידה מכילה תא בעייתי. אותו היגיון חל על חבילות תעשייתיות-אתה לא יכול לתת לכל תא ערוץ תקשורת משלו, אבל אתה צריך מספיק פירוט כדי לעקוב אחר בעיות חזרה לרמת המודול לכל הפחות.
ארבע שיטות איתור
זיהוי המתח של ערכת הסוללה התמקם בארבע גישות עיקריות. רוב הקונים המדברים עם ספק סוללות ליתיום לא ישאלו על פרט זה, אבל פרט זה קובע את רצפת האמינות עבור ה-BMS כולו.
ממסר-ו-קבלים
ראשית היא דגימת ממסר-ו-בידוד קבלים. מושג פשוט: קבל דוגם מתח מהתא, ואז אתה מודד את הקבל. הבעיות ברורות מדי-דגימה איטית, דיוק גרוע, בלאי ממסר. כמה פרויקטים מוקדמים של אחסון אנרגיה השתמשו בזה. בעיקר מיושן עכשיו.
צף-קרקע
השני הוא זיהוי קרקע-צף. משווה חלון בודק אם פוטנציאל הארקה נוכחי עובד עבור המרת A/D; אם לא, D/A מתאים אותו. הבדיקות בסדר במעבדה. מתפרק בשטח. מלגזות, AGVs-ההפרעה להנעה כבדה מדי. פוטנציאל הקרקע לא יישאר במקום.
מצב נפוץ-
שלישית היא זיהוי מצב נפוץ-. כל התאים שנמדדו מול נקודת ייחוס אחת, מחלקי נגדים מדויקים מקטינים הכל, ואז אתה מפחית כדי לקבל מתחי תאים בודדים. מעגל פשוט. אבל שגיאות נגד מצטברות. עובד בסדר תחת 8S. לאחר מכן, הדיוק נהיה מוטל בספק. לא ניתן לתקן את בעיית הערימה הזו במלואה עם כיול-זה נכלל בגישה.
מצב-דיפרנציאלי
הרביעי הוא זיהוי מצב-דיפרנציאלי. Op-אמפר דוחים מתח במצב-נפוץ ומודד את ההפרש על פני כל תא ישירות. הדיוק מנצח את שלושת האחרים בפער מוצק. טרייד- הוא מורכבות המעגל ועלות. חבילות מעל 12S מתפצלות בדרך כלל למספר מודולי זיהוי, כל אחד מטפל בקטע, ומעביר תוצאות דרך אוטובוס. רוב יצרני מערכות סוללות הליתיום שעושים עבודה תעשייתית עברו לכיוון זה.
מלכודת זרם הדליפה
קל להתעלם מזה.
מעגלי זיהוי מתח שואבים זרם מהתאים. כמויות זעירות-מיקרואמפר למיליאמפר-אבל רציפות. והנה המלכוד: בחבילה סדרתית, תאים קרובים יותר למסוף השלילי נושאים יותר זרם דליפה. קח חבילת 16S. תא 1 בקצה החיובי רואה רק דליפה ממעגל הזיהוי שלו. תא 16 בקצה השלילי רואה דליפה מצטברת מכל 16 מעגלי הזיהוי, בתוספת בקר ה-BMS, ועוד כל חבילת הפניות שליליות.
במשך מאות מחזורים, תאי קצה שליליים-מתפרקים עמוק יותר ומזדקנים מהר יותר. עקביות נסחפת. זו לא בעיה באיכות התא. זו בעיה בתכנון מערכת.
קיימים תיקונים: הגדל את עכבת הכניסה של מעגל הזיהוי כדי לחתוך דליפה מוחלטת; הוסף מתגים לניתוק נתיבי דגימה כאשר לא מודדים; או פשוט ציין תאים בעלי קיבולת מעט גבוהה יותר עבור מיקומי קצה שליליים- וקבל את האסימטריה. אם ספק סיטונאי של סוללות LiFePO4 לא יכול לענות על שאלות בנושא זה, החבילות שלהם כנראה יפתחו חוסר איזון מואץ בשטח. שאלת סינון טובה כשאתה בודק ספקים.
דיוק ומדוע זה חשוב יותר ממה שהמפרט מציע
IEC 62619 אומר שהגנת מתח חייבת לפעול לפני או כאשר מתח התא מגיע לסף הבטיחות. נשמע שיש מרווח. בפועל, אין הרבה.
קח LFP. טעינה מלאה בסביבות 3.65V. אזור הסכנה מתחיל בסביבות 3.70V. זה חלון של 50mV. אם דיוק הזיהוי הוא ±30mV-נפוץ בעיצובי BMS זולים-אי ודאות המדידה לבדה גוזלת יותר ממחצית מרווח הבטיחות שלך. BMS מציג 3.65V, המתח האמיתי עשוי להיות כבר 3.68V. אנו מפעילים ±5mV פנימי. צריך ADCs טובים יותר, הפניות מתח הדוקות יותר, פריסת PCB זהירה יותר. עולה יותר. אבל בהשוואה למה שמשתבש כשהדיוק מחליק, לא ראוי להזכיר.
היה מקרה: החבילה של הלקוח פעלה שנתיים, דיוק הזיהוי נסחף מ-±8mV במסירה ל-±35mV. שום קודי תקלות-הסחף לא היה הדרגתי. יום אחד במהלך הטעינה, תא למעשה פגע ב-3.72V בזמן שהמערכת חשבה שהוא 3.65V והמשיכה לפעול. היה מזל שהתא החזיק מעמד. אחרת זה דו"ח תקרית.
סוג זה של כישלון פרוגרסיבי מסתתר היטב. בדיקות כיול שנתיות הן המינימום.
איזון, טמפרטורה וכל השאר
פעיל או פסיבי, איזון עובד רק אם אתה יודע אילו תאים גבוהים ואילו נמוכים. זיהוי רע פירושו איזון עיוור. איזון פסיבי מדמם דרך נגדים. זרם איזון טיפוסי של 50mA לוקח שעות כדי למשוך תא אחד למטה 0.1V. אם שגיאות מדידת מתח הופכות את הכיוון אפילו מדי פעם, אתה מחמיר את חוסר האיזון תוך כדי שריפת אנרגיה. בעת הערכה של ספק סוללות ליתיום תעשייתיות, שאל על איזון האסטרטגיה ודיוק הזיהוי ביחד. "יש איזון פעיל" לא אומר כלום אם הנתונים הבסיסיים הם זבל.
פיצוי טמפרטורה הוא דבר נוסף שמופיע רק לעתים רחוקות בדפי המפרט. אותו תא ב-3.30V קורא בצורה שונה ב-25 מעלות לעומת 0 מעלות. התנגדות פנימית משתנה, מעגל המדידה עצמו נסחף עם הטמפרטורה. ללא פיצוי, הערכות SOC משתנות עונתיות. טעינה בטמפרטורה-נמוכה נעשית מסובכת יותר-תאים ב--5 מעלות לא מתנהגים כמו תאים בטמפרטורת החדר. BMS שצופה רק במתח ללא הצלבת טמפרטורה עשוי לאפשר טעינה כשלא צריך, או לחסום טעינה כשאפשר. אתה צריך לשאול את הצוות הטכני של הספק ישירות על הדברים האלה.
איך נראה כישלון
תקלה פתאומית
בעיות ניטור מתח מופיעות בכמה דרכים. הברור ביותר הוא אשמה פתאומית. מתח תא אחד קורא 0V או מתח חבילה מלאה. המערכת זורקת קוד וננעלת. מעצבן, אבל לפחות המערכת יודעת שמשהו נשבר.
סחף הדרגתי
גרוע מכך הוא סחף הדרגתי. הערכים הנמדדים חורגים לאט מהמציאות. אין קודי תקלות. ספי הגנה הושבתו למעשה. עשוי לרוץ שנתיים לפני שמישהו ישים לב-בדרך כלל בגלל שקרה משהו רע.
מגע לסירוגין
ואז יש בעיות מגע לסירוגין. רטט משחרר מחברי חוטי חישה. קריאות מתח באות והולכות. לפעמים ניתן לשחזור ולפעמים לא. סיוט לפתרון בעיות.
ניטור מתח הולך עמוק אם אתה רוצה לחפור, אבל נקודת הליבה היא פשוטה: זהו בסיס הנתונים לכל דבר אחר שה-BMS עושה. הבסיס אינו מוצק, שום דבר בנוי על העליונה חשוב.
כשאתה מוצא חבילות סוללות, אל תסתכל רק על קיבולת, חיי מחזור, מחיר. דיוק זיהוי BMS, ארכיטקטורת זיהוי, פרוטוקולי כיול-החלק הפנימי הזה חשוב לא פחות. שאלות יתקבלו בברכה. דרכנו על מספיק מוקשים במהלך השנים כדי לקבל דעות.
