배터리 안전 보호란 무엇입니까?

솔직하게 말씀드리자면, 이 업계에서 우리가 본 대부분의 배터리 화재는 신비한 것이 아니었습니다. 그들은 예측 가능했습니다. 누군가가 50달러를 절약하기 위해 보호 레이어를 건너뛰거나, 구매 관리자가 Alibaba에서 가장 저렴한 BMS를 골랐거나, -생각보다 더 많은 일이 발생합니다.-지게차 운전자가 여름에 환기가 전혀 되지 않는 창고에 밤새 충전을 놔뒀습니다.

배터리 안전 보호는 추상적인 엔지니어링 개념이 아닙니다. 이는 $15,000 배터리 팩이 $150,000 보험 청구로 전환되는 것을 방지하는 하드웨어, 소프트웨어 및 디자인 선택의 모음입니다. 아니면 더 나쁘다.

우리는 10년 넘게 자재 취급 및 산업 차량용 LiFePO4 팩을 제작해 왔습니다. 이 기사는 기본적으로 우리가 시작할 때 누군가가 우리에게 말했으면 좋았을 모든 내용과{2}}어려운 방법으로 배운 몇 가지 값비싼 교훈을 담고 있습니다.

산업용 등급의 ​​각형 셀에는 강력한 모니터링 시스템이 필요합니다.

LiFePO4가 왜 여전히 보호가 필요한지

고객으로부터 끊임없이 받는 질문은 다음과 같습니다. "저는 인산철리튬이 안전한 화학물질이라고 생각했습니다. 왜 이 모든 보호 재료가 필요한가요?"

공정한 지적입니다. LiFePO4는 NCM이나 NCA보다 확실히 안전합니다. 감람석 결정 구조는 뜨거워질 때 산소를 방출하지 않습니다. 즉, 삼원 화학이 할 수 있는 것처럼 자체 화재에 연료를 공급하지 않는다는 의미입니다. 우리는 5개 공급업체의 셀에 대한 못 관통 테스트를 수행했습니다.{4}}LiFePO4 셀은 일반적으로 약 150도에 도달하고 그냥 앉아서 담배를 피우고 있습니다. 동일한 테스트에서 NCM 셀? 우리는 600도 이상과 실제 불꽃을 보았습니다.

그러나 "더 안전하다"는 것이 "안전하다"는 의미는 아닙니다. 2021년에 LiFePO4가 온도 모니터링이 필요하지 않다고 생각한{2}}광동의 물류 회사{10}}고객이 있었습니다. 팩당 800위안 정도 절약할 수 있습니다. 그런 다음 8월이 되자 창고 주변 온도가 45도에 이르렀고 충전 시스템에는 열 감소가 없었으며 결국 3개의 팩이 부풀어오르고 1개의 팩은 실제로 통풍이 되었습니다. 다행히 아무도 다치지 않았어요. 그러나 이제 그들은 모든 기능을 갖춘 BMS에 대한 가장 열정적인 고객입니다.

실제로 화재를 일으키는 물질

수십 건의 현장 실패(당사 및 경쟁사)를 확인한 후 실제로 잘못된 점은 다음과 같습니다.

충전 시 문제의 70%가 발생합니다.방전되지 않고, 저장-충전되지 않습니다. 구체적으로:

• 저온-온도 보호 없이 0도 이하에서 충전합니다. 리튬이 적절하게 삽입되는 대신 양극에 도금됩니다. 당신은 그것이 일어나는 것을 볼 수 없습니다. 6개월 후 내부 단락, 열 폭주. 우리는 하얼빈에 있는 한 고객에게 이것을 비싼 방법으로 배웠습니다.
• BMS 전압 측정이 표류하고 아무도 눈치 채지 못해 과충전되었습니다. 3.65V 등급의 셀은 매 사이클마다 3.8V로 푸시됩니다. 3개월 동안은 잘 작동하다가 어느 날은 안 됩니다.
• 충전기-BMS 통신 오류입니다. 충전기에서는 배터리 SOC가 50%라고 생각하지만 실제로는 95%입니다. 거의-풀 팩으로 전체 전류를 충전합니다. 나쁜 시간.

아무도 모니터링하지 않는 세포 불균형.16S 팩에서 한 셀의 용량이 다른 셀보다 50mAh 낮은 경우 팩보다 먼저 100% SOC에 도달합니다. 균형을 맞추지 않고 계속 사이클링하면 해당 셀은 매번 과충전됩니다. 우리는 한 셀이 3.9V이고 나머지 셀은 3.5V인 보증을 위해 팩이 다시 돌아오는 것을 보았습니다. 그것은 일어나기를 기다리는 화재입니다.

분리기를 손상시키는 기계적 손상.지게차가 물건과 충돌합니다. 그것은 단지 현실입니다. 충격으로 인해 내부적으로 셀이 손상되면-외부 검사가 괜찮아 보이더라도-내부 단락이 지연될 수 있습니다. 이것이 바로 우리가 지게차 응용 분야에 알루미늄이 아닌 강철 케이싱을 사양하는 이유입니다. 예, 더 무거워요. 예, 그만한 가치가 있습니다.

활성 보호: 문제가 시작되지 않도록 방지

업계에서는 이를 "능동" 보호와 "수동" 보호로 구분합니다. 적극적이라는 것은 나쁜 일이 일어나지 않도록 막는 것을 의미합니다. 패시브는 어쨌든 발생할 때 피해를 통제하는 것을 의미합니다.

세포 자체부터 시작하세요

당연하게 들리지만, 좋은 셀을 구입하세요. 우리는 수년에 걸쳐 약 20개 공급업체의 셀을 테스트했습니다. 품질의 확산은 정말 충격적입니다. 동일한 공칭 사양, 남용 테스트에서는 완전히 다른 동작.

평가할 때 찾아야 할 사항산업용 리튬 배터리 공급업체:

• 손톱 침투 테스트 동영상을 요청하세요. 데이터 시트-실제 동영상이 아닙니다. 좋은 세포에서는 연기가 나고 쉿쉿거리는 소리가 납니다. 불량 세포 제트 불꽃.
• 분리기 사양을 확인하세요. 세라믹- 코팅 분리막은 열 응력을 훨씬 더 잘 처리합니다. 기존 분리막의 불량 배치로 인해 한 분기에 3번의 현장 고장이 발생한 후 우리는 2019년에 세라믹{3}}전용 코팅으로 전환했습니다.
• 전해질 첨가제가 중요합니다. 난연 첨가제, 과충전 방지 첨가제-이런 것은 마케팅이 아니며, 정상적으로 작동하지 않는 셀과 심하게 작동하지 않는 셀의 차이입니다.

우리는 현재 셀 공급업체의 자격을 검증하는 데 2년을 보냈습니다. 공장을 네 번 방문했습니다. QC 과정을 지켜보았습니다. 지루한 일이지만 그것이 우리가 밤에 잠을 자는 이유이다.

BMS는 배터리의 두뇌로서 전압, 전류, 온도를 모니터링합니다.

BMS: 모든 것을 살아있게 하는 두뇌

실제로{0}}BMS는 15달러짜리 단일{2}}칩 솔루션부터 중복성을 갖춘 500달러짜리 멀티{4}}보드 시스템까지 무엇이든 될 수 있습니다. 당신은 당신이 지불하는 것을 얻습니다.

우리가 본 저렴한 BMS 문제:

• ±30mV의 전압 측정 정확도. "완전"과 "위험할 정도로 과충전" 사이의 100mV를 갖는 셀에서는 충분하지 않습니다.
• 셀 밸런싱이 없거나 수동 밸런싱만 가능합니다. 50mA에서의 패시브 밸런싱은 심각한 불균형을 수정하는 데 말 그대로 몇 주가 걸립니다.
• 단일-지점-의-실패 설계. 하나의 MOSFET이 다이되고 전체 팩이 보호되지 않습니다.
• 온도 센서가 없거나 전체 팩에 하나의 센서가 있습니다. 20kWh 팩 내부의 열 변화도는 쉽게 15도에 도달할 수 있습니다. 하나의 센서는 아무 것도 알려주지 않습니다.

적절한 BMS의 역할:

• 모든 셀 전압을 개별적으로 모니터링합니다. 모듈-수준, 셀-수준이 아닙니다.
• 의미 있는 전류에서 활성 밸런싱(우리는 팩에 1A+를 실행합니다)
• 위치 로깅 기능이 있는 다중 온도 센서
• 실제 쿨롱 계산을 수행할 수 있을 만큼 정확한 전류 감지
• 조화로운 보호를 위한 충전기와의 통신
• 메인 프로세서와 독립적으로 하드웨어 백업 연결이 끊어집니다.

쓰레기 BMS와 적절한 BMS 사이의 비용 차이는 지게차 팩 기준으로 $200-300입니다. 팩 가격은 8달러이고,000+. 지게차 비용은 30달러입니다.000+. 그것이 들어 있는 창고는 가치가 있습니다... 이것이 어디로 가는지 알 수 있습니다.

고객이 당사에 제품 선택에 대한 조언을 요청할 때리튬 배터리 제조업체, 우리는 그들에게 BMS에 대해 물어보십시오. 회로도를 보여달라고 요청하세요. 그들이 당신에게 보여주지 않는다면, 떠나세요.

충전 제어: 대부분의 화재가 실제로 시작되는 곳

우리는 이것을 이미 언급했지만 반복할 가치가 있습니다. 충전은 위험합니다.

적절한 충전 보호는 다음과 같습니다.

온도-보상 충전.0도 이하? 충전하지 마십시오. 또는 급격하게 감소된 전류로 충전하십시오. 45도 이상? 같은 거래. 이는 선택 사항이 아닙니다. 우리의 표준 팩은 -10도 이하의 충전도 허용하지 않습니다. BMS는 단순히 충전 접촉기 닫기를 거부합니다.

참고 사항: 영업 담당자가 고객에게 "-20도 충전 기능"을 약속한 후 엔지니어링 팀에서 왜 그런 일이 발생하지 않는지 설명해야 합니다. 리튬도금은 리튬도금입니다. 물리학은 판매 목표에 관심이 없습니다.

마진이 있는 전압-기반 종료입니다.셀 정격이 최대 3.65V인 경우 3.60V에서 종료됩니다. 예, 사용 가능한 용량이 2~3% 정도 손실될 수 있습니다. 당신도 터지지 마세요. 좋은 절충안.

수동적 보호: 어쨌든 문제가 발생할 때

보세요, 우리는 세계 최고의 보호 시스템을 구축할 수 있지만 여전히 때때로 실패할 것입니다. 트럭이 배터리 팩 위로 운전합니다. 홍수로 인해 전자 장치가 단락되었습니다. 누군가는 모든 경고를 무시하고 배송이 나가야 하기 때문에 -30도에서 강제로 충전합니다.

수동적 보호는 능동적 보호가 실패할 때 피해를 제한하는 것입니다.

열 장벽

셀 사이, 모듈 사이, 팩 외부 주변. 목표는 열 폭주를 막는 것이 아닙니다.-한 번 시작하면 진행됩니다. 목표는 전파 속도를 늦추어 대응할 시간을 갖는 것입니다.

우리는 모듈과 내부 벽의 에어로겔 블랭킷 사이에 세라믹 섬유 시트를 조합하여 사용합니다. 저렴하지 않습니다. 그러나 한 셀이 작동하지 않으면 인접한 셀이 임계 온도에 도달하기까지 30~60초가 추가로 소요됩니다. 이는 억제 시스템이 활성화되거나 팩이 분리되어 안전하게 환기되는 데 충분한 시간인 경우가 많습니다.

에서 소싱하는 모든 사람LiFePO4 배터리 솔루션 제공업체, 열 차단 사양에 대해 문의하세요. 차단재의 열전도율과 발화 저항성을 알 수 없다면 이는 위험 신호입니다.

화재 진압

가치가 높은-설치의 경우 전용 억제가 필요합니다. 표준 소화기는 리튬 배터리에는 잘 작동하지 않습니다.-화재는 물이 멈출 수 없는 자체 발열 반응으로 인해 발생하며-내부에서 발생합니다.

우리는 퍼플루오로헥사논- 기반 작용제를 사용하는 억제 시스템을 사용해 왔습니다. 연소를 화학적으로 방해하면서 세포를 냉각시킵니다. 완벽하지는 않지만 내부 화학 반응에서 CO2를 뿌리는 것보다 훨씬 낫습니다.

하지만 실제 이야기는 진압이 최후의 수단이라는 것입니다. 억제 시스템이 활성화되면 배터리는 이미 망가졌습니다. 그 시점에서는 부수적 피해를 제한하는 것뿐입니다. 전혀 필요하지 않은 것이 좋습니다.

인클로저 디자인

인클로저는 다음과 같은 몇 가지 작업을 수행해야 합니다.

• 배출 가스를 포함하고 사람들로부터 멀리 보내십시오.
• 기계적 남용(지게차 팩이 떨어지거나 부딪히거나 물건에 부딪히는 경우)에서 살아남습니다.
• 충격 후에도 IP 등급 유지
• 열 발생 시 열을 억제하면서 정상 작동 중에 열 방출을 허용합니다.

우리는 모든 지게차 응용 분야에 대해 방향성 환기 경로가 있는 강철 인클로저를 사양합니다. 환기 경로는 중요합니다.-과열된 가스가 작업자나 가연성 물질에 직접 닿는 것을 원하지 않습니다.

결함 진단: 화재가 발생하기 전에 문제 포착

이것은 진지한 배터리 시스템과 저렴한 배터리 시스템을 구분하는 부분입니다.

실시간-모니터링으로 즉각적인 위험을 포착합니다.-방전 중 전압 강하는 무언가가 단락되었음을 의미합니다. 충전 중 온도가 급상승하는 것은 문제가 있다는 의미입니다. 이러한 경우에는 즉각적인 보호 대응이 필요합니다.

하지만 중요한 것은 추세 분석입니다. 이웃 세포보다 지속적으로 5도 더 따뜻한 세포는 아마도 내부 저항이 높아졌을 것입니다. 오늘은 위험하지 않아요. 6개월 후가 될 것입니다. 좋은 BMS는 이 데이터를 기록하고 추세를 표시하며 창고 화재가 아닌 예정된 유지 관리 중에 문제를 해결할 수 있도록 해줍니다.

우리는 배포된 모든 팩-에 대해 월별 데이터를 가져옵니다. 우리는 무시할 경우 현장 장애가 될 수 있는 결함 발생을 최소 12번 이상 포착했습니다. 한 팩은 3개월에 걸쳐 20mV 높이로 표류하는 단일 셀을 보여주었습니다. 뽑아서 검사한 결과 초기-단계 분리기 성능 저하가 발견되었습니다. 모듈을 교체했는데, 팩은 2년이 지난 지금도 여전히 잘 작동하고 있습니다.

잠재적인 사람과 대화하고 있다면리튬 배터리 OEM 파트너, 진단 기능에 대해 문의하세요. 샘플 차량 데이터 보고서를 요청하세요. 추세 분석 및 예측 유지 관리 데이터를 표시할 수 없다면 BMS는 아마도 최소한의 기본 임계값 모니터링-만 수행하고 있을 것입니다.

표준과 그 실제 의미

UN38.3, IEC 62619, UL 1973 - 이러한 인증은 어디에서나 볼 수 있습니다. 불편한 진실은 다음과 같습니다. 이러한 표준을 통과하면 배터리가 최소 요구 사항을 충족한다는 의미입니다. 그것이 좋다는 뜻은 아닙니다.

우리는 모든 인증을 받았지만 여전히 내부에서 실행하는 기본 남용 테스트에 실패한 경쟁사 팩을 테스트했습니다.- 기준은 천장이 아닌 바닥입니다.

즉, 공급업체가 이러한 인증서를 보여줄 수 없다면 도망가세요. 그것은 테이블 스테이크입니다. 인증이 품질과 동일하다고 가정하지 마십시오.

우리의 내부 테스트는 표준 요구 사항을 뛰어넘습니다. 더 낮은 온도 한계. 현재 남용이 더 높습니다. 확장된 열 순환. 우리는 팩이 특정 테스트를 통과했는지뿐만 아니라 팩이 어떻게 실패하는지 알고 싶습니다.

맞춤 구성이 필요한 고객의 경우-비정상적인 전압, 특정 폼 팩터, 독점 시스템과의 통합-맞춤형 리튬 배터리 제조업체이런 종류의 확장 테스트를 수행하는 사람은 프리미엄을 받을 가치가 있습니다. 인증은 팩이 코드를 충족함을 나타냅니다. 확장된 테스트를 통해 애플리케이션에서 실제로 어떻게 수행되는지 알려줍니다.

우리가 실제로 추천하는 것

결국, 산업용 애플리케이션용 배터리를 지정하는 경우 실제로 무엇을 해야 합니까?

솔직히 이 산업은 지난 5년 동안 훨씬 나아졌습니다. 우리가 시작했을 때 시중에 나와 있는 팩의 절반은 기본적으로 시한폭탄이었습니다. 이제 대부분의 주요 공급업체는 합리적으로 안전한 시스템을 구축하고 있습니다. 그러나 "합리적으로 안전하다"고 하더라도 화재를 유발하는-비용 절감의 여지는 여전히 남아 있습니다. 귀하의 임무는 실제로 작업을 수행하는 공급업체와 확인란만 선택하는 공급업체를 파악하는 것입니다.

배터리 안전성은 섹시하지 않습니다. 좋은 마케팅이 되지 않습니다. 배터리의 열 폭주 전파 저항이 뛰어났기 때문에 아무도 지게차를 구입하지 않았습니다.

하지만 잘못 생각하면 다른 모든 것은 더 이상 중요하지 않게 됩니다. 우리는 더 저렴한 시스템을 죽일 수 있는 조건에서도 해마다 제대로 작동하는 팩으로 명성을 쌓아왔습니다. 이것이 바로 귀하가 평가하는 모든 공급업체에서 찾아야 할 사항입니다.

질문? 우리는 항상 특정 응용 프로그램을 통해 이야기를 나누는 것을 기쁘게 생각합니다. 그것이 우리가 여기 있는 이유입니다.