ओवरकरंट क्या है?

ओवरकरंट का मतलब है कि बैटरी को उसके निर्माण से अधिक करंट देने या स्वीकार करने के लिए कहा जा रहा है। इतना ही आसान। कोशिका गर्म हो जाती है, रसायन विज्ञान पर जोर पड़ता है, और अगर कोई भी अंदर नहीं जाता है तो चीजें किनारे हो जाती हैं।

मुझे फ़ील्ड रिटर्न में यह समस्या लगातार दिखाई देती है. पैक जले हुए निशान, पिघले हुए टैब, कोशिकाओं के साथ वापस आते हैं जो बाहर से तो ठीक दिखते हैं लेकिन अंदर से मृत हो जाते हैं। दस में से नौ बार, किसी ने बहुत अधिक करंट खींच दिया या सुरक्षा विफल हो गई।

लिथियम कोशिकाओं की कठोर सीमाएँ होती हैं। निरंतर 10A के लिए रेटेड सेल कमरे के तापमान पर पूरे दिन 10A सहन करेगा। इसे 15ए तक धकेलें और आंतरिक तापमान चढ़ जाता है। इसे 30ए पर धकेलें और आपके पास कुछ सेकंड देने से पहले कुछ सेकंड होंगे।

लिथियम सेल में ऊष्मा उत्पादन I²R का अनुसरण करता है। सामान्य 18650 पर आंतरिक प्रतिरोध सेल और उसकी उम्र के आधार पर 15-30mΩ के आसपास बैठता है। संख्याओं को 25mΩ सेल पर चलाएँ।

10A पर: 10² × {{2}W

उस 40W का स्टील कैन के अंदर जाने के लिए कोई जगह नहीं है। कोशिका का तापमान बढ़ जाता है। इलेक्ट्रोलाइट 80 डिग्री के आसपास टूटने लगता है। 130 डिग्री से ऊपर, विभाजक विफल हो सकता है। उसके बाद, थर्मल रनवे एक वास्तविक संभावना बन जाती है।

ओवरकरंट को चार्ज करना उसी भौतिकी का अनुसरण करता है लेकिन एक अतिरिक्त समस्या के साथ। लिथियम चढ़ाना. पुश चार्ज करंट बहुत अधिक है और लिथियम धातु ठीक से आपस में जुड़ने के बजाय एनोड सतह पर जमा हो जाती है। वह चढ़ाना स्थायी क्षमता हानि है। यह डेंड्राइट गठन का जोखिम भी पैदा करता है।

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बाहरी शॉर्ट्सनिर्माता जितना स्वीकार करना चाहते हैं उससे कहीं अधिक घटित होता है। एक बाड़े में एक ढीला पेंच. एक क्षतिग्रस्त तार एक फ्रेम से रगड़ रहा है। पानी का प्रवेश एक प्रवाहकीय पथ बना रहा है। मैंने एक रिकॉल पर काम किया जहां पैक कनेक्टर में एक डिज़ाइन दोष था जिसने सकारात्मक पिन को सम्मिलन के दौरान बाड़े की जमीन से संपर्क करने दिया। किसी के पकड़ने से पहले ही हजारों पैकेट निकल गए।

लोड दोषविद्युत उपकरण अनुप्रयोगों में लगातार दिखाई देता है। ब्रश की गई मोटरें 6-8x चालू धारा पर रुक जाती हैं। एफओसी नियंत्रण के साथ ब्रशलेस स्टॉल को बेहतर ढंग से संभालता है लेकिन फिर भी तेजी से बढ़ता है। बैटरी उस स्पाइक को देखती है कि मोटर नियंत्रक इसके बारे में कुछ करता है या नहीं।

चार्जर की समस्यासूक्ष्म होते हैं. 4S पैक के लिए डिज़ाइन किया गया चार्जर 3S पैक में प्लग किया गया है। वोल्टेज सीमाएँ अभी भी काम कर सकती हैं, लेकिन वर्तमान प्रोफ़ाइल ग़लत है। या चार्जर की सेंस लाइन टूट जाती है और चार्जर तब तक पूरा करंट प्रवाहित करता है जब तक कुछ ट्रिप न हो जाए।

सेल बेमेलश्रृंखला पैक में कपटपूर्ण है. श्रृंखला में चार सेल, उनमें से तीन 3000mAh, उनमें से एक वास्तव में 2700mAh का है क्योंकि यह छह महीने तक गर्म गोदाम में पड़ा रहा। वह कमजोर सेल पहले फुल चार्ज करता है। बाकी तीन धक्का देते रहते हैं. वह कमजोर सेल ओवरचार्ज हो जाता है, गैस उत्पन्न करता है, गर्म हो जाता है, और अब आपके पास एक सेल के अंदर एक स्थानीय ओवरकरंट स्थिति हो रही है जबकि पैक वोल्टेज ठीक दिखता है।

इसका तात्कालिक परिणाम गर्मी है। 2x रेटिंग पर निरंतर ओवरकरंट अधिकांश कोशिकाओं को कुछ ही मिनटों में 60 डिग्री से आगे बढ़ा देगा। संभवतः, कोशिका जीवित रहती है, लेकिन चक्र जीवन प्रभावित होता है।

बार-बार होने वाली अतिवर्तमान घटनाएं संचयी क्षति पैदा करती हैं। एनोड पर एसईआई परत मोटी हो जाती है। आंतरिक प्रतिरोध बढ़ जाता है। क्षमता ख़त्म हो जाती है. एक सेल जो 3000mAh और 20mΩ पर शुरू हुई, 200 दुरुपयोग चक्रों के बाद 2400mAh और 35mΩ हो सकती है। उचित उपयोग के तहत इससे 800 साइकिलें बनाई जा सकती थीं।

गंभीर ओवरकरंट{{0}शॉर्ट सर्किट की स्थिति{{1}किसी सेल को सेकंडों में ख़त्म कर सकती है। सेल का आंतरिक प्रतिरोध इसे जिस सीमा तक सीमित करता है, करंट अपने चरम पर पहुंच जाता है। एक पूरी तरह से चार्ज की गई हाई-ड्रेन 18650 को एक हार्ड शॉर्ट में 200-300ए तात्कालिक करंट देख सकती है। टैब वेल्ड अक्सर पहला विफलता बिंदु होता है। यदि टैब पकड़ में आते हैं, तो जेली रोल इतनी तेजी से गर्म होता है कि सेकंड के भीतर बाहर निकल जाता है।

मैंने ऐसी कोशिकाएं देखी हैं जो प्रयोगशाला में सकारात्मक कैप को इतनी मजबूती से प्रवाहित करती हैं। शॉर्ट सर्किट प्रतिक्रिया का परीक्षण करते समय सुरक्षा चश्मा वैकल्पिक नहीं हैं।

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अच्छा पैक डिज़ाइन कई सुरक्षा तंत्रों का उपयोग करता है। कोई भी एकल उपकरण प्रत्येक विफलता मोड को संभाल नहीं पाता है।

पीटीसीप्रतिष्ठित निर्माताओं की अधिकांश बेलनाकार कोशिकाओं के अंदर बैठें। वे तापमान के आधार पर ट्रिप करते हैं, सीधे करंट के आधार पर नहीं। एक पीटीसी को 7ए रखने और 15ए पर यात्रा करने के लिए रेट किया जा सकता है, लेकिन यात्रा तंत्र थर्मल है। प्रतिक्रिया समय धीमा है -सैकड़ों मिलीसेकंड से सेकंड तक। पीटीसी आपको कठिन शॉर्ट से नहीं बचाएगा। वे मध्यम ओवरकरंट को संभालते हैं और पैक को ठंडा होने का समय देते हैं।

फ़्यूज़एक बार फूंक मारो और फूंक कर रहो. पैक - लेवल फ़्यूज़ का आकार सामान्य ऑपरेटिंग करंट से ऊपर होता है, जिसमें इनरश और ट्रांसिएंट के लिए मार्जिन होता है। एक 10A निरंतर पैक 15A तेज़-ब्लो फ़्यूज़ का उपयोग कर सकता है। फ़्यूज़ एक हार्ड शॉर्ट को पीटीसी की तुलना में तेज़ी से साफ़ करता है, आमतौर पर उच्च फ़ॉल्ट करंट पर 100ms से कम। लेकिन यह झुंड को स्थायी रूप से नष्ट भी कर देता है। वारंटी के दावे अनुसरण करते हैं।

सुरक्षा आईसीएक सेंस रेसिस्टर के माध्यम से करंट की निगरानी करें। Seiko, TI और अन्य के सामान्य हिस्से बाहरी प्रतिरोधों या आंतरिक रूप से हार्डकोड के माध्यम से प्रोग्राम करने योग्य ओवरकरंट थ्रेशोल्ड प्रदान करते हैं। डिटेक्शन विलंब आमतौर पर 8-24ms चलता है। शॉर्ट सर्किट का पता लगाना तेज़ होता है, अक्सर 500μs से कम। पैक को डिस्कनेक्ट करने के लिए IC बाहरी FET चलाता है।

इंद्रिय अवरोधक मूल्य मायने रखता है। एक 5mΩ सेंस रेसिस्टर बेहतर रिज़ॉल्यूशन देता है लेकिन अधिक वोल्टेज गिराता है और उच्च धाराओं पर अधिक बिजली बर्बाद करता है। 2mΩ अवरोधक कम बिजली बर्बाद करता है लेकिन उसे अधिक संवेदनशील फ्रंट एंड की आवश्यकता होती है। अधिकांश उपभोक्ता पैक वर्तमान श्रेणी के आधार पर 3-10mΩ का उपयोग करते हैं।

बीएमएसबड़े पैक में बुद्धिमत्ता जुड़ती है। केवल यात्रा/शून्य यात्रा के बजाय सक्रिय वर्तमान सीमित करना। तापमान-मुआवजा सीमाएँ। निदान के लिए घटनाओं की लॉगिंग। एक अच्छा बीएमएस सेल तापमान बढ़ने पर ओवरकरंट सीमा को कम कर देता है, जिससे सेल गतिशील भार के तहत भी अपनी सुरक्षित ऑपरेटिंग विंडो में रहते हैं।

सी.आई.डीआंतरिक कोशिकाएँ अंतिम सहारा यांत्रिक सुरक्षा प्रदान करती हैं। करंट इंटरप्ट डिवाइस आंतरिक दबाव बनने पर सक्रिय हो जाता है। जब तक सीआईडी यात्रा करती है, सेल पहले ही महत्वपूर्ण तनाव का अनुभव कर चुका होता है। सीआईडी सक्रियण का आमतौर पर मतलब होता है कि सेल स्क्रैप है।

डेटाशीट रेटिंग विशिष्ट शर्तों को मानती है। 15A निरंतर के लिए रेटेड सैमसंग 30Q 25 डिग्री परिवेश और पर्याप्त शीतलन मानता है। उस सेल को 35 डिग्री परिवेश पर एक इंसुलेटेड बाड़े के अंदर चिपका दें और 15ए इसे सुरक्षित तापमान से आगे बढ़ा देगा।

पल्स रेटिंग आकर्षक दिखती हैं लेकिन कुछ शर्तों के साथ आती हैं। एक सेल 10 सेकंड के लिए 30A का दावा कर सकता है, लेकिन यह माना जाता है कि सेल 25 डिग्री पर शुरू हुआ और अगली पल्स से पहले ठंडा होने का समय है। पुनर्प्राप्ति समय के बिना वापस {{5} से {{6} वापस पल्स निरंतर धारा की तरह गर्मी जमा करते हैं।

चार्जिंग दरें अक्सर डिस्चार्ज दरों की तुलना में अधिक रूढ़िवादी होती हैं। एक सेल जो 20A डिस्चार्ज को संभालता है वह केवल 4A चार्ज को ही सहन कर सकता है। लिथियम चढ़ाना जोखिम का कारण है. सिलिकॉन डोप्ड एनोड वाले कुछ नए सेल चार्ज दर के प्रति और भी अधिक संवेदनशील हैं।

कोशिका आयु सब कुछ बदल देती है। 20mΩ आंतरिक प्रतिरोध वाला एक नया सेल 30mΩ पर एक साल पुराने सेल की तुलना में 20A को बेहतर ढंग से संभालता है। पैक सुरक्षा में केवल नए सेल स्पेक्स ही नहीं, बल्कि जीवन प्रतिरोध के अंत का भी ध्यान रखना चाहिए।

प्रत्येक पैक डिज़ाइन को अत्यधिक सत्यापन की आवश्यकता होती है। परीक्षण उपकरण मायने रखता है.

इलेक्ट्रॉनिक लोड को सुरक्षा प्रतिक्रिया की तुलना में तेजी से करंट सिंक करने की आवश्यकता होती है। 10ms डिटेक्शन डिले के साथ एक सुरक्षा IC को एक लोड की आवश्यकता होती है जो 1ms से कम समय में लक्ष्य करंट तक पहुँच जाता है। धीमी गति से लोड होने वाला रैंप -ऊपर सुरक्षा को जल्दी यात्रा करने देता है और झूठा आत्मविश्वास देता है।

वर्तमान माप के लिए बैंडविड्थ की आवश्यकता होती है। 100A पर 10mΩ सेंस रेसिस्टर 1V सिग्नल देता है। वास्तविक शिखर को कैप्चर करने के लिए कम से कम 10kHz बैंडविड्थ की आवश्यकता होती है, अधिमानतः अधिक। उचित ग्राउंडिंग के साथ स्कोप जांच कचरा डेटा देने वाली शोर समस्याओं से बचती है।

तापमान परीक्षण उन डिज़ाइन समस्याओं को पकड़ता है जो कमरे के तापमान परीक्षण में छूट जाती हैं। सुरक्षा आईसी थ्रेशोल्ड तापमान के साथ बहते हैं। उच्च तापमान पर FET Rds(on) बढ़ता है, जिससे वोल्टेज में गिरावट आती है। सेंस रेसिस्टर टीसीआर तब मायने रखता है जब रेसिस्टर फॉल्ट करंट के कारण गर्म हो जाता है। न्यूनतम -20 डिग्री, +25 डिग्री, और +55 डिग्री पर परीक्षण करें।

परीक्षण मैट्रिक्स बड़ा हो जाता है. चार्ज ओवरकरंट, डिस्चार्ज ओवरकरंट, शॉर्ट सर्किट। प्रत्येक तीन तापमान पर. प्रत्येक एकाधिक एसओसी स्तरों पर क्योंकि सेल प्रतिबाधा चार्ज स्थिति के साथ भिन्न होती है। सांख्यिकीय विश्वास के लिए नमूना आकार से गुणा करें। एक संपूर्ण सत्यापन सैकड़ों परीक्षण चलाता है।

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यूएल 2054उत्तरी अमेरिकी बाजारों के लिए पोर्टेबल बैटरी पैक को कवर करता है। शॉर्ट सर्किट परीक्षण 10 सेकंड के लिए डेड शॉर्ट लागू करता है। पैक में आग नहीं लगनी चाहिए या विस्फोट नहीं होना चाहिए। तापमान की निगरानी की जाती है लेकिन कोई विशिष्ट सीमा नहीं बताई जाती है। यह एक न्यूनतम बार है.

आईईसी 62133-2अंतरराष्ट्रीय स्तर पर लागू होता है. बाहरी शॉर्ट सर्किट परीक्षण एक घंटे तक या तापमान स्थिर होने तक आयोजित कुल सर्किट प्रतिरोध 100mΩ से कम का उपयोग करता है। अवधि के मामले में यूएल 2054 से अधिक कठोर।

संयुक्त राष्ट्र 38.3शिपिंग को नियंत्रित करता है। परीक्षण 5 के लिए 0.1Ω से कम की आवश्यकता होती है। सेल या बैटरियां अलग नहीं होनी चाहिए या आग नहीं लगनी चाहिए। यह मायने रखता है क्योंकि यूएन 38.3 के विफल होने का मतलब है कि आपके उत्पाद को कानूनी रूप से परिवहन नहीं किया जा सकता है।

एसएई जे2464सख्त आवश्यकताओं के साथ ईवी अनुप्रयोगों को शामिल करता है। शॉर्ट सर्किट प्रतिरोध 5mΩ तक गिर जाता है और थर्मल/मैकेनिकल मानदंड अधिक विशिष्ट होते हैं।

इन परीक्षणों को पास करने का मतलब यह नहीं है कि सुरक्षा डिज़ाइन अच्छा है। इसका मतलब है कि सुरक्षा डिज़ाइन प्रमाणीकरण के लिए पर्याप्त है। वास्तविक -विश्व दुर्व्यवहार परीक्षण स्थितियों से अधिक हो सकता है।

वायर गेज लगातार ऊपर आता रहता है। अंडरसिज्ड तार प्रतिरोध जोड़ता है और कनेक्शन पर गर्मी पैदा करता है। तार स्वयं करंट को संभाल सकता है, लेकिन सिकुड़े हुए टर्मिनल या सोल्डर जोड़ गर्म स्थान बन जाते हैं। "बैटरी विफलता" के लिए लौटाए गए पैक अक्सर जले हुए तार टर्मिनल दिखाते हैं जबकि सेल ठीक होते हैं।

कनेक्टर चयन एक और कमजोर बिंदु है। माना जाता है कि XT60 कनेक्टर्स को 60A निरंतर के लिए रेट किया गया है। वह रेटिंग सही क्रिम्प्स और साफ़ संपर्कों को मानती है। व्यवहार में, विश्वसनीयता के लिए इसे 30-40% तक घटाया गया है। एंडरसन पॉवरपोल्स के भी समान विचार हैं।

कोशिकाओं पर टैब वेल्डिंग पर ध्यान देने की आवश्यकता है। एक अच्छे वेल्ड में कम प्रतिरोध और यांत्रिक शक्ति होती है। एक ठंडा वेल्ड अच्छा दिखता है लेकिन कंपन या थर्मल साइक्लिंग के तहत विफल हो जाता है। जले हुए वेल्ड ने कैन को क्षतिग्रस्त कर दिया और एक कमजोर स्थान बना दिया। वेल्ड शेड्यूल को पुल परीक्षण और प्रतिरोध माप के साथ सत्यापन की आवश्यकता होती है।

थर्मल प्रबंधन ओवरकरंट क्षमता से जुड़ा है। सक्रिय शीतलन वाला एक पैक बिना वायुप्रवाह वाले सीलबंद पैक की तुलना में उच्च धाराओं को बनाए रख सकता है। कुछ डिज़ाइन तापमान गंभीर होने से पहले वर्तमान में कमी लाने के लिए कोशिकाओं पर थर्मिस्टर्स का उपयोग करते हैं।

ओवरकरंट लिथियम बैटरियों को नष्ट कर देता है। कभी तेज़, कभी धीमा, लेकिन हमेशा हानिकारक। वर्तमान सीमाएँ भौतिकी और रसायन विज्ञान से जुड़े कारणों से मौजूद हैं, मनमाने रूढ़िवाद के कारण नहीं।

अच्छी सुरक्षा के लिए कई परतों की आवश्यकता होती है क्योंकि प्रत्येक सुरक्षा प्रकार में कमज़ोरियाँ होती हैं। पीटीसी धीमी हैं. फ़्यूज़ एक {{2}शॉट हैं। आईसी इंद्रिय सटीकता पर निर्भर करते हैं। बीएमएस लागत और जटिलता जोड़ता है। सीआईडी का मतलब है कि कोशिका पहले से ही क्षतिग्रस्त है।

परीक्षण को वास्तविक उपयोग स्थितियों और दुरुपयोग परिदृश्यों को प्रतिबिंबित करने की आवश्यकता है। प्रमाणन परीक्षण उत्तीर्ण करना आवश्यक है लेकिन पर्याप्त नहीं है।

पैक डिज़ाइन विकल्प{{0}तार, कनेक्टर, थर्मल, मार्जिन-यह निर्धारित करते हैं कि सुरक्षा वास्तव में सुरक्षा करती है या केवल कागज़ पर अच्छी लगती है।

जिन सेल पर मुझे भरोसा है वे लगातार गुणवत्ता और प्रकाशित डेटा वाले निर्माताओं से आते हैं। जिन पैक्स पर मुझे भरोसा है वे उचित एप्लिकेशन डिज़ाइन के साथ प्रतिष्ठित विक्रेताओं से सुरक्षा सर्किट का उपयोग करते हैं। अन्यथा सिद्ध होने तक बाकी सभी चीजों में सावधानी बरती जाती है।