Ներկայումս լիթիում-իոնային մարտկոցների անվտանգության վթարների մեծ մասը տեղի է ունենում պաշտպանական սխեմայի խափանումների պատճառով, ինչը հանգեցնում է մարտկոցի ջերմային փախուստի և հանգեցնում հրդեհի և պայթյունի: Հետևաբար, լիթիումի մարտկոցի անվտանգ օգտագործումը իրականացնելու համար հատկապես կարևոր է պաշտպանական սխեմայի ձևավորումը, և պետք է հաշվի առնել լիթիումի մարտկոցի խափանում առաջացնող բոլոր տեսակի գործոնները: Բացի արտադրական գործընթացից, խափանումները հիմնականում պայմանավորված են արտաքին ծայրահեղ պայմանների փոփոխություններով, ինչպիսիք են գերլիցքավորումը, ավելորդ լիցքաթափումը և բարձր ջերմաստիճանը: Եթե ​​այս պարամետրերը մշտադիտարկվեն իրական ժամանակում և համապատասխան պաշտպանիչ միջոցներ կձեռնարկվեն, երբ դրանք փոխվեն, ապա կարելի է խուսափել ջերմային փախուստի առաջացումից: Լիթիումային մարտկոցի անվտանգության դիզայնը ներառում է մի քանի ասպեկտներ՝ բջիջների ընտրություն, կառուցվածքային դիզայն և BMS-ի ֆունկցիոնալ անվտանգության ձևավորում:

Բջջի ընտրություն

Բջիջների անվտանգության վրա ազդող բազմաթիվ գործոններ կան, որոնցում բջջային նյութի ընտրությունը հիմք է հանդիսանում: Տարբեր քիմիական հատկությունների պատճառով անվտանգությունը տարբերվում է լիթիումի մարտկոցի տարբեր կաթոդային նյութերում: Օրինակ, լիթիումի երկաթի ֆոսֆատը օլիվինաձեւ է, որը համեմատաբար կայուն է և հեշտ չէ փլուզվել։ Լիթիումի կոբալտատը և լիթիումի եռյակը, սակայն, շերտավոր կառուցվածք են, որը հեշտ է փլուզվել: Շատ կարևոր է նաև բաժանարարի ընտրությունը, քանի որ դրա կատարումը ուղղակիորեն կապված է բջջի անվտանգության հետ: Հետևաբար, խցերի ընտրության ժամանակ պետք է հաշվի առնվեն ոչ միայն հայտնաբերման հաշվետվությունները, այլև արտադրողի արտադրության գործընթացը, նյութերը և դրանց պարամետրերը:

Կառուցվածքի ձևավորում

Մարտկոցի կառուցվածքի դիզայնը հիմնականում հաշվի է առնում մեկուսացման և ջերմության տարածման պահանջները:

• Մեկուսացման պահանջները հիմնականում ներառում են հետևյալ ասպեկտները. Մեկուսացում դրական և բացասական էլեկտրոդների միջև; Բջջի և պարիսպների միջև մեկուսացում; Բևեռների ներդիրների և պարիսպների միջև մեկուսացում; PCB էլեկտրական միջակայք և սողացող հեռավորություն, ներքին լարերի ձևավորում, հիմնավորման ձևավորում և այլն:
• Ջերմային ցրումը հիմնականում նախատեսված է էներգիայի մեծ պահեստավորման կամ քաշող մարտկոցների համար: Այս մարտկոցների բարձր էներգիայի շնորհիվ լիցքավորման և լիցքաթափման ժամանակ առաջացող ջերմությունը հսկայական է: Եթե ​​ջերմությունը ժամանակին չի կարող ցրվել, ապա ջերմությունը կկուտակվի և կհանգեցնի վթարների: Հետևաբար, պարիսպների նյութերի ընտրությունը և ձևավորումը (այն պետք է ունենա որոշակի մեխանիկական ուժ և փոշամեկուսիչ և անջրանցիկ պահանջներ), հովացման համակարգի և այլ ներքին ջերմամեկուսացման, ջերմության տարածման և հրդեհաշիջման համակարգերի ընտրությունը:

Մարտկոցի հովացման համակարգի ընտրության և կիրառման համար դիմեք նախորդ թողարկմանը:

Անվտանգության ֆունկցիոնալ դիզայն

Ֆիզիկական և քիմիական հատկությունները որոշում են, որ նյութը չի կարող սահմանափակել լիցքավորման և լիցքաթափման լարումը: Երբ լիցքավորման և լիցքաթափման լարումը գերազանցի անվանական միջակայքը, դա անդառնալի վնաս կհասցնի լիթիումի մարտկոցին: Հետևաբար, անհրաժեշտ է ավելացնել պաշտպանական սխեման ներքին բջիջի լարումը և հոսանքը նորմալ վիճակում պահելու համար, երբ լիթիումի մարտկոցը աշխատում է: Մարտկոցների BMS-ի համար պահանջվում են հետևյալ գործառույթները.

• Լարման պաշտպանություն լիցքավորումը. գերլիցքավորումը ջերմային փախուստի հիմնական պատճառներից մեկն է: Գերլիցքավորումից հետո կաթոդի նյութը կփլուզվի լիթիումի իոնների ավելցուկ արտազատման պատճառով, և բացասական էլեկտրոդում նույնպես տեղի կունենան լիթիումի տեղումներ, ինչը հանգեցնում է ջերմային կայունության նվազմանը և կողմնակի ռեակցիաների ավելացմանը, որոնք ունեն ջերմային փախուստի պոտենցիալ վտանգ: Հետևաբար, հատկապես կարևոր է հոսանքը ժամանակին անջատել այն բանից հետո, երբ լիցքավորումը հասնում է բջիջի վերին սահմանային լարման: Սա պահանջում է, որ BMS-ն ունենա լարման պաշտպանություն լիցքավորելու գործառույթ, որպեսզի բջիջի լարումը միշտ պահպանվի աշխատանքային սահմաններում: Ավելի լավ կլինի, որ պաշտպանական լարումը միջակայքի արժեք չլինի և շատ տարբեր լինի, քանի որ դա կարող է հանգեցնել այն բանին, որ մարտկոցը ժամանակին չկտրի հոսանքը, երբ այն ամբողջությամբ լիցքավորվի, ինչի արդյունքում գերլիցքավորվի: BMS-ի պաշտպանության լարումը սովորաբար նախատեսված է նույնը կամ մի փոքր ավելի ցածր, քան բջջի վերին լարումը:
• Լիցքավորում հոսանքի պաշտպանության վրա. մարտկոցը լիցքավորելու կամ լիցքաթափման սահմանաչափից ավելի հոսանքով լիցքավորելը կարող է առաջացնել ջերմության կուտակում: Երբ ջերմությունը բավականաչափ կուտակվում է դիֆրագմը հալեցնելու համար, դա կարող է առաջացնել ներքին կարճ միացում: Հետևաբար, ընթացիկ պաշտպանության ժամանակին լիցքավորումը նույնպես կարևոր է: Պետք է ուշադրություն դարձնել, որ գերհոսանքի պաշտպանությունը չի կարող ավելի բարձր լինել, քան բջջի հոսանքի հանդուրժողականությունը դիզայնում:
• Լարման պաշտպանության տակ լիցքաթափում. չափազանց մեծ կամ շատ փոքր լարումը կվնասի մարտկոցի աշխատանքին: Լարման տակ շարունակական լիցքաթափումը կհանգեցնի պղնձի նստվածքի և բացասական էլեկտրոդի փլուզմանը, ուստի, ընդհանուր առմամբ, մարտկոցը լիցքաթափվում է լարման պաշտպանության գործառույթի ներքո:
• Լիցքաթափում հոսանքի պաշտպանության վրա. PCB-ի մեծ մասը լիցքավորվում և լիցքաթափվում է նույն ինտերֆեյսի միջոցով, այս դեպքում լիցքավորման և լիցքաթափման պաշտպանության հոսանքը համահունչ է: Բայց որոշ մարտկոցներ, հատկապես էլեկտրական գործիքների, արագ լիցքավորման և այլ տեսակի մարտկոցներ պետք է օգտագործեն մեծ հոսանքի լիցքաթափում կամ լիցքավորում, հոսանքն այս պահին անհամապատասխան է, ուստի ավելի լավ է լիցքավորել և լիցքաթափել երկու օղակի հսկողության մեջ:
• Կարճ միացումից պաշտպանություն. մարտկոցի կարճ միացումը նույնպես ամենատարածված անսարքություններից է: Որոշ բախումներ, սխալ օգտագործում, սեղմում, ասեղնագործություն, ջրի ներթափանցում և այլն, հեշտ է կարճ միացում առաջացնել: Կարճ միացումն անմիջապես կառաջացնի մեծ լիցքաթափման հոսանք, ինչը կհանգեցնի մարտկոցի ջերմաստիճանի կտրուկ բարձրացմանը: Միաժամանակ, արտաքին կարճ միացումից հետո խցում սովորաբար տեղի են ունենում մի շարք էլեկտրաքիմիական ռեակցիաներ, որոնք հանգեցնում են մի շարք էկզոթերմիկ ռեակցիաների։ Կարճ միացումից պաշտպանությունը նույնպես մի տեսակ պաշտպանություն է հոսանքից: Բայց կարճ միացման հոսանքը կլինի անսահման, և ջերմությունն ու վնասը նույնպես անսահման են, ուստի պաշտպանությունը պետք է շատ զգայուն լինի և կարող է ավտոմատ կերպով գործարկվել: Կարճ միացումից պաշտպանվելու ընդհանուր միջոցները ներառում են կոնտակտորներ, ապահովիչներ, մոս և այլն:
• Պաշտպանություն ջերմաստիճանից. մարտկոցը զգայուն է շրջակա միջավայրի ջերմաստիճանի նկատմամբ: Շատ բարձր կամ շատ ցածր ջերմաստիճանը կազդի դրա աշխատանքի վրա: Հետևաբար, կարևոր է մարտկոցի աշխատանքը պահպանել սահմանային ջերմաստիճանում: BMS-ը պետք է ունենա ջերմաստիճանի պաշտպանության գործառույթ՝ մարտկոցը դադարեցնելու համար, երբ ջերմաստիճանը չափազանց բարձր է կամ շատ ցածր: Այն նույնիսկ կարելի է բաժանել լիցքավորման ջերմաստիճանի պաշտպանության և լիցքաթափման ջերմաստիճանի պաշտպանության և այլնի:
• Հավասարակշռման գործառույթ. նոութբուքի և այլ բազմասերիանոց մարտկոցների համար բջիջների միջև անհամապատասխանություն կա՝ արտադրության գործընթացի տարբերությունների պատճառով: Օրինակ, որոշ բջիջների ներքին դիմադրությունը ավելի մեծ է, քան մյուսները: Այս անհամապատասխանությունը աստիճանաբար կսրվի արտաքին միջավայրի ազդեցության տակ։ Ուստի բջջի հավասարակշռությունն իրականացնելու համար անհրաժեշտ է ունենալ հավասարակշռության կառավարման գործառույթ: Ընդհանուր առմամբ գոյություն ունի հավասարակշռության երկու տեսակ.

1. Պասիվ հավասարակշռում. Օգտագործեք ապարատ, ինչպիսին է լարման համեմատիչը, այնուհետև օգտագործեք դիմադրողականության ջերմության ցրում` բարձր հզորությամբ մարտկոցի ավելորդ հզորությունը ազատելու համար: Բայց էներգիայի սպառումը մեծ է, հավասարեցման արագությունը՝ դանդաղ, իսկ արդյունավետությունը՝ ցածր։

2. Ակտիվ հավասարակշռում. օգտագործեք կոնդենսատորներ՝ ավելի բարձր լարման բջիջների հզորությունը պահելու և այն ավելի ցածր լարման բջիջներին ազատելու համար: Այնուամենայնիվ, երբ հարակից բջիջների միջև ճնշման տարբերությունը փոքր է, հավասարեցման ժամանակը երկար է, և հավասարեցման լարման շեմը կարող է ավելի ճկուն սահմանվել:

Ստանդարտ վավերացում

Ի վերջո, եթե ցանկանում եք, որ ձեր մարտկոցները հաջողությամբ մտնեն միջազգային կամ ներքին շուկա, նրանք նույնպես պետք է համապատասխանեն համապատասխան ստանդարտներին՝ ապահովելու լիթիում-իոնային մարտկոցի անվտանգությունը: Բջջներից մինչև մարտկոցներ և հյուրընկալող արտադրանքները պետք է համապատասխանեն համապատասխան փորձարկման չափանիշներին: Այս հոդվածը կկենտրոնանա էլեկտրոնային ՏՏ արտադրանքի ներքին մարտկոցների պաշտպանության պահանջների վրա:

GB 31241-2022

Այս ստանդարտը նախատեսված է շարժական էլեկտրոնային սարքերի մարտկոցների համար: Այն հիմնականում հաշվի է առնում տերմինի 5.2 անվտանգ աշխատանքային պարամետրերը, 10.1-ից մինչև 10.5 անվտանգության պահանջները PCM-ի համար, 11.1-ից մինչև 11.5 անվտանգության պահանջները համակարգի պաշտպանության միացումում (երբ մարտկոցն ինքնին առանց պաշտպանության), 12.1 և 12.2 պահանջները հետևողականության համար և Հավելված Ա (փաստաթղթերի համար) .

u 5.2 տերմինը պահանջում է բջջային և մարտկոցի պարամետրերը, ինչը կարելի է հասկանալ, քանի որ մարտկոցի աշխատանքային պարամետրերը չպետք է գերազանցեն բջիջների տիրույթը: Այնուամենայնիվ, մարտկոցի պաշտպանության պարամետրերը պետք է ապահովվե՞ն, որ մարտկոցի աշխատանքային պարամետրերը չգերազանցեն բջիջների տիրույթը: Կան տարբեր պատկերացումներ, բայց մարտկոցի դիզայնի անվտանգության տեսանկյունից պատասխանը այո է: Օրինակ, բջիջի (կամ բջջային բլոկի) առավելագույն լիցքավորման հոսանքը 3000 մԱ է, մարտկոցի առավելագույն աշխատանքային հոսանքը չպետք է գերազանցի 3000 մԱ-ը, և մարտկոցի պաշտպանական հոսանքը պետք է նաև ապահովի, որ լիցքավորման գործընթացում հոսանքը չպետք է գերազանցի։ 3000 մԱ. Միայն այս կերպ մենք կարող ենք արդյունավետ պաշտպանել և խուսափել վտանգներից: Պաշտպանության պարամետրերի նախագծման համար խնդրում ենք ծանոթանալ Հավելված Ա-ին: Այն հաշվի է առնում օգտագործվող բջիջ-մարտկոց-հոսթի պարամետրային ձևավորումը, որը համեմատաբար ընդգրկուն է:

u Պաշտպանական միացում ունեցող մարտկոցների համար պահանջվում է 10.1-10.5 մարտկոցի պաշտպանության շղթայի անվտանգության փորձարկում: Այս գլուխը հիմնականում ուսումնասիրում է լարման պաշտպանության վրա լիցքավորումը, հոսանքի պաշտպանության տակ լիցքավորումը, լարման պաշտպանության տակ լիցքաթափումը, հոսանքի պաշտպանության տակ լիցքաթափումը և կարճ միացումից պաշտպանությունը: Սրանք նշված են վերևումՖունկցիոնալ անվտանգության դիզայնև հիմնական պահանջները։ GB 31241-ը պահանջում է 500 անգամ ստուգում:

u Եթե առանց պաշտպանական շղթայի մարտկոցը պաշտպանված է իր լիցքավորիչով կամ ավարտական ​​սարքով, ապա 11.1-11.5 համակարգի պաշտպանության շղթայի անվտանգության փորձարկումը պետք է անցկացվի արտաքին պաշտպանիչ սարքի հետ: Հիմնականում ուսումնասիրվում են լիցքավորման և լիցքաթափման լարման, հոսանքի և ջերմաստիճանի վերահսկումը: Հարկ է նշել, որ, համեմատած պաշտպանական սխեմաներով մարտկոցների հետ, առանց պաշտպանական սխեմաների մարտկոցները կարող են ապավինել միայն իրական օգտագործման սարքավորումների պաշտպանությանը: Ռիսկը ավելի բարձր է, ուստի նորմալ աշխատանքը և մեկ անսարքության պայմանները կփորձարկվեն առանձին: Սա ստիպում է վերջնական սարքին ունենալ կրկնակի պաշտպանություն. հակառակ դեպքում այն ​​չի կարող անցնել 11-րդ գլխի թեստը:

u Վերջապես, եթե մարտկոցում կան մի քանի սերիայի բջիջներ, դուք պետք է հաշվի առնեք անհավասարակշիռ լիցքավորման երևույթը: Պահանջվում է 12-րդ գլխի համապատասխանության ստուգում: Այստեղ հիմնականում ուսումնասիրվում են PCB-ի հավասարակշռության և դիֆերենցիալ ճնշման պաշտպանության գործառույթները: Այս գործառույթը չի պահանջվում միաբջիջ մարտկոցների համար:

GB 4943.1-2022

Այս ստանդարտը նախատեսված է AV արտադրանքների համար: Մարտկոցով աշխատող էլեկտրոնային արտադրանքների աճող օգտագործման պայմաններում GB 4943.1-2022-ի նոր տարբերակը տալիս է հատուկ պահանջներ մարտկոցների համար Հավելված M-ում՝ գնահատելով մարտկոցներով սարքավորումները և դրանց պաշտպանական սխեմաները: Մարտկոցի պաշտպանության սխեմայի գնահատման հիման վրա ավելացվել են նաև երկրորդային լիթիումային մարտկոցներ պարունակող սարքավորումների անվտանգության լրացուցիչ պահանջներ:

u Երկրորդային լիթիումային մարտկոցի պաշտպանության սխեման հիմնականում ուսումնասիրում է գերլիցքավորումը, գերլիցքաթափումը, հակադարձ լիցքավորումը, լիցքավորման անվտանգության պաշտպանությունը (ջերմաստիճանը), կարճ միացումից պաշտպանությունը և այլն: Այս պահանջը նշված չէ մարտկոցի ստանդարտ GB 31241-ում: Այսպիսով, մարտկոցի պաշտպանության գործառույթի նախագծման մեջ մենք պետք է համատեղենք մարտկոցի և հյուրընկալողի ստանդարտ պահանջները: Եթե ​​մարտկոցն ունի միայն մեկ պաշտպանություն և ոչ ավելորդ բաղադրամասեր, կամ մարտկոցը չունի պաշտպանական շղթա, և պաշտպանական սխեման տրամադրվում է միայն հյուրընկալողի կողմից, ապա հյուրընկալողը պետք է ներառվի փորձարկման այս մասում:

Եզրակացություն

Եզրափակելով, անվտանգ մարտկոց նախագծելու համար, բացի բուն նյութի ընտրությունից, հավասարապես կարևոր են հետագա կառուցվածքային դիզայնը և ֆունկցիոնալ անվտանգության ձևավորումը: Չնայած տարբեր ստանդարտները տարբեր պահանջներ ունեն արտադրանքի համար, եթե մարտկոցի դիզայնի անվտանգությունը կարելի է լիովին համարել տարբեր շուկաների պահանջներին համապատասխան, ապա սպասարկման ժամկետը կարող է զգալիորեն կրճատվել, և արտադրանքը կարող է արագացվել շուկա: Ի լրումն տարբեր երկրների և տարածաշրջանների օրենքների, կանոնակարգերի և ստանդարտների համատեղումից, անհրաժեշտ է նաև արտադրանքի նախագծում՝ հիմնված տերմինալների արտադրանքներում մարտկոցների փաստացի օգտագործման վրա: