Saiki, umume kacilakan safety baterei lithium-ion kedadeyan amarga gagal sirkuit perlindungan, sing nyebabake kacilakan termal baterei lan nyebabake geni lan bledosan. Mulane, kanggo nyadari panggunaan baterei lithium sing aman, desain sirkuit proteksi utamane penting, lan kabeh faktor sing nyebabake kegagalan baterei lithium kudu digatekake. Saliyane proses produksi, kegagalan biasane disebabake dening owah-owahan ing kondisi ekstrem eksternal, kayata overcharge, over-discharge lan suhu dhuwur. Yen paramèter kasebut dipantau ing wektu nyata lan langkah-langkah protèktif sing cocog bakal ditindakake nalika owah-owahan, kedadeyan pelarian termal bisa dihindari. Desain safety baterei lithium kalebu sawetara aspek: pilihan sel, desain struktural lan desain safety fungsional BMS.

Pilihan sel

Ana akeh faktor sing mengaruhi safety sel ing ngendi pilihan materi sel minangka pondasi. Amarga sifat kimia sing beda, safety beda-beda ing macem-macem bahan katoda baterei lithium. Contone, lithium wesi fosfat iku olivine-shaped, kang relatif stabil lan ora gampang ambruk. Lithium cobaltate lan litium ternary, Nanging, struktur lapisan sing gampang ambruk. Pilihan separator uga penting banget, amarga kinerja langsung ana hubungane karo safety sel. Mulane, nalika milih sel, ora mung laporan deteksi, nanging uga proses produksi pabrikan, bahan lan paramèteré.

Desain struktur

Desain struktur baterei utamane nimbang syarat insulasi lan boros panas.

• Keperluan insulasi umume kalebu aspek ing ngisor iki: Insulasi antarane elektroda positif lan negatif; Isolasi antarane sel lan enclosure; Isolasi antarane tab pole lan pager; Jarak listrik PCB lan jarak creepage, desain kabel internal, desain grounding, lsp.
• Boros panas utamane kanggo sawetara panyimpenan energi gedhe utawa baterei traksi. Amarga energi dhuwur saka baterei iki, panas kui nalika ngisi daya lan discharging gedhe. Yen panas ora bisa dibubarake ing wektu, panas bakal nglumpukake lan nyebabake kacilakan. Mulane, pilihan lan desain bahan pager (Sampeyan kudu duwe kekuatan mechanical tartamtu lan syarat dustproof lan anti banyu), pilihan saka sistem cooling lan insulasi termal internal liyane, boros panas lan sistem geni extinguishing kabeh kudu dijupuk menyang akun.

Kanggo milih lan aplikasi sistem pendinginan baterei, waca sing diterbitake sadurunge.

Desain safety fungsional

Sifat fisik lan kimia nemtokake manawa materi kasebut ora bisa mbatesi voltase ngisi lan ngeculake. Sawise voltase ngisi daya lan ngeculake ngluwihi kisaran sing dirating, bakal nyebabake karusakan sing ora bisa dibaleni maneh ing baterei lithium. Mulane, perlu kanggo nambah sirkuit pangayoman kanggo njaga voltase lan saiki saka sel internal ing negara normal nalika baterei lithium digunakake. Kanggo BMS baterei, fungsi ing ngisor iki dibutuhake:

• Ngisi daya liwat proteksi voltase: overcharge minangka salah sawijining alasan utama kanggo pelarian termal. Sawise overcharge, materi katoda bakal ambruk amarga release ion lithium gedhe banget, lan elektroda negatif uga bakal kelakon udan lithium, kang ndadékaké kanggo nyuda saka stabilitas termal lan Tambah saka reaksi sisih, kang duwe risiko potensial runaway termal. Mulane, iku utamané penting kanggo Cut mati saiki ing wektu sawise daya tekan voltase watesan ndhuwur sel. Iki mbutuhake BMS duwe fungsi ngisi daya liwat proteksi voltase, supaya voltase sel tansah katahan ing wates kerja. Iku bakal luwih apik yen voltase pangayoman ora sawetara Nilai lan beda-beda gumantung digunakake, amarga bisa nimbulaké baterei gagal kanggo Cut mati saiki ing wektu nalika wis kebak, asil ing overcharge. Tegangan proteksi BMS biasane dirancang supaya padha utawa rada luwih murah tinimbang voltase ndhuwur sel.
• Ngisi daya liwat proteksi saiki: Ngisi daya baterei kanthi arus luwih saka watesan daya utawa ngeculake bisa nyebabake akumulasi panas. Nalika panas nglumpukake cukup kanggo nyawiji diafragma, bisa nyebabake sirkuit cendhak internal. Mulane, pangisian daya pas wektune liwat proteksi saiki uga penting. Kita kudu menehi perhatian yen proteksi saiki ora bisa luwih dhuwur tinimbang toleransi sel saiki ing desain kasebut.
• Discharge ing proteksi voltase: Tegangan gedhe banget utawa cilik banget bakal ngrusak kinerja baterei. Discharge terus-terusan ing voltase bakal nimbulaké tembaga kanggo precipitate lan elektroda negatif ambruk, supaya umume baterei bakal discharge ing fungsi pangayoman voltase.
• Discharge liwat proteksi saiki: Umume pangisian daya lan discharge PCB liwat antarmuka sing padha, ing kasus iki, arus proteksi muatan lan discharge konsisten. Nanging sawetara baterei, utamane baterei kanggo piranti listrik, ngisi daya cepet lan jinis baterei liyane kudu nggunakake discharge utawa ngisi daya sing gedhe, saiki ora konsisten ing wektu iki, mula paling apik kanggo ngisi daya lan ngeculake ing rong kontrol daur ulang.
• Proteksi sirkuit cendhak: Sirkuit cendhak baterei uga minangka salah sawijining kesalahan sing paling umum. Sawetara tabrakan, nyalahi panggunaan, remet, jarum, mlebu banyu, lan liya-liyane, gampang nyebabake sirkuit cendhak. Sirkuit cendhak bakal langsung ngasilake arus discharge sing gedhe, sing nyebabake suhu baterei mundhak. Ing wektu sing padha, seri reaksi elektrokimia biasane kedadeyan ing sel sawise sirkuit cendhak eksternal, sing ndadékaké sawetara reaksi eksotermik. Proteksi sirkuit cendhak uga minangka jinis proteksi saiki. Nanging saiki short circuit bakal tanpa wates, lan panas lan gawe piala uga tanpa wates, supaya pangayoman kudu banget sensitif lan bisa kanthi otomatis micu. Langkah-langkah proteksi sirkuit cendhak umum kalebu kontaktor, sekring, mos, lsp.
• Proteksi suhu liwat: Baterei sensitif marang suhu sekitar. Suhu sing dhuwur banget utawa sithik banget bakal mengaruhi kinerja. Mulane, penting kanggo njaga operasi baterei ing suhu watesan. BMS kudu nduweni fungsi proteksi suhu kanggo mungkasi baterei nalika suhu dhuwur banget utawa kurang banget. Malah bisa dipérang dadi proteksi suhu pangisian daya lan proteksi suhu discharge, lsp.
• Fungsi Balancing: Kanggo notebook lan baterei multi-seri liyane, ana inconsistency antarane sel amarga beda ing proses produksi. Contone, sawetara sel tahan internal luwih gedhe tinimbang liyane. Inkonsistensi iki mboko sithik bakal saya elek ing pengaruh lingkungan njaba. Mula, perlu nduweni fungsi manajemen keseimbangan kanggo ngetrapake keseimbangan sel. Umume ana rong jinis keseimbangan:

1.Passive wawas: Gunakake hardware, kayata voltase comparator, lan banjur nggunakake resistance boros panas kanggo nerbitaké keluwihan daya baterei kapasitas dhuwur. Nanging konsumsi energi gedhe, kacepetan ekualisasi alon, lan efisiensi kurang.

2.Aktif wawas: nggunakake kapasitor kanggo nyimpen daya saka sel karo voltase luwih lan nerbitaké menyang sel karo voltase ngisor. Nanging, nalika prabédan meksa antarane sel jejer cilik, wektu equalization dawa, lan batesan voltase equalization bisa disetel luwih fleksibel.

Validasi standar

Pungkasan, yen sampeyan pengin baterei sukses mlebu pasar internasional utawa domestik, uga kudu memenuhi standar sing gegandhengan kanggo njamin keamanan baterei lithium-ion. Saka sel nganti baterei lan produk inang kudu memenuhi standar tes sing cocog. Artikel iki bakal fokus ing syarat proteksi baterei domestik kanggo produk IT elektronik.

GB 31241-2022

Standar iki kanggo baterei piranti elektronik portabel. Utamane nimbang istilah 5.2 paramèter kerja sing aman, 10.1 nganti 10.5 syarat safety kanggo PCM, 11.1 nganti 11.5 syarat safety ing sirkuit proteksi sistem (nalika baterei dhewe tanpa proteksi), 12.1 lan 12.2 syarat kanggo konsistensi, lan Lampiran A (kanggo dokumen) .

u Term 5.2 mbutuhake paramèter sel lan baterei kudu dicocogake, sing bisa dimangerteni minangka paramèter kerja baterei ora kudu ngluwihi sawetara sel. Nanging, apa paramèter proteksi baterei kudu dipesthekake manawa paramèter kerja baterei ora ngluwihi kisaran sel? Ana macem-macem pangerten, nanging saka perspektif keamanan desain baterei, jawabane ya. Contone, arus pangisian daya maksimum sel (utawa blok sel) yaiku 3000mA, arus kerja maksimal baterei ora kudu ngluwihi 3000mA, lan arus proteksi baterei uga kudu mesthekake yen arus ing proses ngisi daya ora ngluwihi. 3000mA. Mung kanthi cara iki kita bisa nglindhungi lan ngindhari bebaya kanthi efektif. Kanggo desain paramèter proteksi, waca Lampiran A. Iku nganggep desain parameter sel - baterei - host sing digunakake, sing relatif lengkap.

u Kanggo baterei kanthi sirkuit proteksi, tes keamanan sirkuit proteksi baterei 10.1~10.5 dibutuhake. Bab iki utamané nyelidiki ngisi daya liwat pangayoman voltase, ngisi daya liwat pangayoman saiki, discharging ing pangayoman voltase, discharging liwat pangayoman saiki lan pangayoman short circuit. Iki kasebut ing ndhuwurDesain Safety Fungsionallan syarat dhasar. GB 31241 mbutuhake mriksa kaping 500.

Yen baterei tanpa sirkuit proteksi dilindhungi dening pangisi daya utawa piranti pungkasan, tes keamanan sirkuit proteksi sistem 11.1 ~ 11.5 kudu ditindakake kanthi piranti proteksi eksternal. Kontrol voltase, saiki lan suhu pangisian daya lan discharge utamane diselidiki. Wigati dicathet yen, dibandhingake karo baterei kanthi sirkuit proteksi, baterei tanpa sirkuit proteksi mung bisa ngandelake proteksi peralatan ing panggunaan nyata. Resiko luwih dhuwur, mula operasi normal lan kahanan fault siji bakal dites kanthi kapisah. Iki meksa piranti pungkasan duwe pangayoman dual; yen ora, ora bisa lulus tes ing Bab 11.

Pungkasan, yen ana pirang-pirang sel seri ing baterei, sampeyan kudu nganggep fenomena pangisi daya sing ora seimbang. Tes kesesuaian bab 12 dibutuhake. Keseimbangan lan fungsi proteksi tekanan diferensial PCB utamane diselidiki ing kene. Fungsi iki ora dibutuhake kanggo baterei sel siji.

GB 4943.1-2022

Standar iki kanggo produk AV. Kanthi nambah panggunaan produk elektronik sing nganggo baterei, versi anyar GB 4943.1-2022 menehi syarat khusus kanggo baterei ing Lampiran M, ngevaluasi peralatan karo baterei lan sirkuit perlindungan. Adhedhasar evaluasi sirkuit perlindungan baterei, syarat safety tambahan kanggo peralatan sing ngemot baterei lithium sekunder uga ditambahake.

u Sirkuit proteksi baterei lithium sekunder utamane nyelidiki over-charge, over-discharge, reverse charging, proteksi safety (suhu), perlindungan sirkuit cendhak, lan liya-liyane. Persyaratan iki ora kasebut ing standar baterei GB 31241. Dadi ing desain fungsi perlindungan baterei, kita kudu nggabungake syarat standar baterei lan host. Yen baterei wis mung siji pangayoman lan ora ana komponen keluwih, utawa baterei wis ora sirkuit pangayoman lan sirkuit pangayoman diwenehake mung dening inang, inang kudu klebu kanggo bagean test iki.

Kesimpulan

Kesimpulane, kanggo ngrancang baterei sing aman, saliyane kanggo milih materi kasebut, desain struktural lan desain safety fungsional uga penting. Sanajan standar sing beda-beda duwe syarat sing beda kanggo produk, yen safety desain baterei bisa dianggep kanthi lengkap kanggo nyukupi syarat pasar sing beda-beda, wektu timbal bisa dikurangi lan produk bisa dicepetake menyang pasar. Saliyane nggabungake undang-undang, peraturan lan standar saka macem-macem negara lan wilayah, uga perlu kanggo ngrancang produk adhedhasar panggunaan nyata baterei ing produk terminal.