ระบบป้องกันแรงดันไฟเกินผิดพลาดของ BMS: เหตุใดจึงทำงานผิดปกติก่อนกำหนด และวิธีการแก้ไข

ระบบ BMS ได้ทำงานเพื่อป้องกันแรงดันไฟเกิน แต่เมื่อตรวจสอบแรงดันไฟของแบตเตอรี่ หรือแม้แต่แรงดันไฟเฉลี่ยของเซลล์ ก็ยังอ่านค่าได้ปกติ3.45 โวลต์ต่อเซลล์ ต่ำกว่ามาก3.65 โวลต์แรงดันไฟฟ้าเกินเกณฑ์สำหรับ LiFePO4 ดูเหมือนว่า BMS จะทำงานผิดปกติ

แทบจะแน่นอนว่าไม่ใช่ ระบบ BMS กำลังตอบสนองต่อสภาวะจริงอยู่ เพียงแต่ไม่ใช่สภาวะที่คุณกำลังตรวจสอบ การเข้าใจว่าระบบ BMS ตรวจสอบอะไร จะช่วยให้คุณรู้ได้ทันทีว่าควรสังเกตอะไร

สิ่งที่ BMS ตรวจสอบ: แรงดันไฟฟ้าต่อเซลล์ ไม่ใช่ค่าเฉลี่ย

ระบบป้องกันแรงดันเกินของ BMS ตอบสนองต่อแรงดันไฟฟ้าของเซลล์แต่ละเซลล์ไม่ใช่ค่าแรงดันไฟฟ้าเฉลี่ยของชุดแบตเตอรี่ หรือค่าแรงดันไฟฟ้ารวมของชุดแบตเตอรี่หารด้วยจำนวนเซลล์

หากแบตเตอรี่ LiFePO4 16S มีค่าเฉลี่ยอยู่ที่3.45 โวลต์ต่อเซลล์ (ทั้งหมด)55.2 โวลต์) แต่มีเซลล์หนึ่งอยู่ที่3.66 โวลต์ในขณะที่คนอื่นๆ อยู่ในระดับเฉลี่ย3.44 โวลต์ระบบจัดการแบตเตอรี่ (BMS) จะตัดวงจรป้องกันแรงดันไฟเกินในเซลล์นั้น จากภายนอก แรงดันไฟของแบตเตอรี่ดูปกติ ระบบจัดการแบตเตอรี่ทำงานได้อย่างถูกต้อง — มันตรวจพบสภาวะแรงดันไฟเกินจริงในเซลล์ที่มีแรงดันไฟสูงสุด

 BMS ตรวจพบ OVP ในเซลล์นี้
—ถึงแม้ว่าค่าเฉลี่ยของแพ็คจะอยู่ในเกณฑ์ดีก็ตาม

นี่คือสาเหตุที่พบบ่อยที่สุดที่ทำให้ดูเหมือนว่าวงจรตัดไฟเนื่องจากแรงดันเกิน "ผิดพลาด" แต่ความจริงแล้วไม่ใช่ มันคือแรงดันเกินจริงในเซลล์แบตเตอรี่จริง ๆ ที่มีแรงดันสูงกว่าเซลล์ข้างเคียง

สาเหตุสี่ประการ — ระบุได้จากรูปแบบ

 

สาเหตุที่ 1: ความไม่สมดุลของเซลล์ (พบได้บ่อยที่สุด)

เมื่อเซลล์แบตเตอรี่มีอายุและผ่านกระบวนการต่างๆ ความแตกต่างเล็กน้อยในความต้านทานภายในจะทำให้ความต้านทานของเซลล์เหล่านั้นค่อยๆ เปลี่ยนแปลงไปในระหว่างการชาร์จ เซลล์ที่มีความต้านทานต่ำที่สุดจะชาร์จเร็วที่สุดและถึงระดับแรงดันเกินก่อนเซลล์อื่นๆ เมื่อเซลล์นั้นถึงระดับแรงดันเกินแล้ว...3.65 โวลต์การเดินทางของ BMS — แม้ว่าสมาชิกส่วนใหญ่ของกลุ่มจะอยู่ที่นั่นก็ตาม3.44 โวลต์และสามารถรับภาระค่าใช้จ่ายเพิ่มเติมได้

วิธีการยืนยัน

เปิดแอป DALY BMS ระหว่างการชาร์จและตรวจสอบแรงดันไฟฟ้าของแต่ละเซลล์ หากพบว่าเซลล์ใดเซลล์หนึ่งมีแรงดันไฟฟ้าเพิ่มขึ้นเร็วกว่าเซลล์อื่นอย่างเห็นได้ชัด — โดยเพิ่มขึ้น 50–100mV ก่อนที่เซลล์อื่นจะถึงระดับเดียวกัน3.50 โวลต์— ความไม่สมดุลคือสาเหตุ

วิธีแก้ไข

สำหรับความไม่สมดุลเล็กน้อย (เซลล์หนึ่งสูงกว่าเซลล์อื่น 30–50mV): ให้ทำการชาร์จช้าๆ ที่อัตรา 0.1C และปล่อยให้แบตเตอรี่เชื่อมต่ออยู่หลังจากที่เครื่องชาร์จตัดการทำงานแล้ว วิธีนี้จะช่วยให้วงจรปรับสมดุลแบบพาสซีฟมีเวลาในการระบายแรงดันไฟฟ้าของเซลล์ที่มีแรงดันสูงที่สุดในช่วงท้ายของการชาร์จ

สำหรับปัญหาความไม่สมดุลที่เกิดขึ้นซ้ำๆ และกลับมาเกิดขึ้นอย่างรวดเร็วหลังจากพยายามปรับสมดุลแต่ละครั้ง: ระบบจัดการแบตเตอรี่อัจฉริยะ (Smart BMS) ที่มีการปรับสมดุลแบบแอคทีฟคือทางออกที่เหมาะสม การปรับสมดุลแบบแอคทีฟจะทำงานตลอดวงจรการชาร์จทั้งหมด (ไม่เฉพาะตอนที่ชาร์จเต็ม) โดยจะกระจายประจุระหว่างเซลล์อย่างต่อเนื่อง เพื่อป้องกันไม่ให้เซลล์ที่มีประจุสูงที่สุดชาร์จแซงหน้าตั้งแต่แรก

สาเหตุที่ 2: แรงดันไฟฟ้าของเครื่องชาร์จสูงเกินไป

หากแรงดันไฟฟ้าขาออกของเครื่องชาร์จเกินแรงดันไฟฟ้าสูงสุดที่สามารถชาร์จได้ (จำนวนเซลล์ × เกณฑ์ OVP) การชาร์จจะทำให้แรงดันไฟฟ้าของเซลล์สูงเกินเกณฑ์ OVP ในทุกครั้งที่ชาร์จ

วิธีการยืนยัน

ตรวจสอบแรงดันไฟฟ้าขาออกของเครื่องชาร์จด้วยโวลต์มิเตอร์ สำหรับแบตเตอรี่ LiFePO4 16S แรงดันไฟฟ้าขาออกของเครื่องชาร์จไม่ควรเกิน16 × 3.65V = 58.4Vเครื่องชาร์จที่รองรับแรงดัน 60V สำหรับแบตเตอรี่ 16S จะทำให้วงจรป้องกันแรงดันเกิน (OVP) ตัดการทำงานในทุกรอบการชาร์จอย่างแน่นอน

วิธีแก้ไข

ปรับแรงดันไฟฟ้าขาออกของเครื่องชาร์จให้ตรงกับข้อกำหนดของแบตเตอรี่ หรือเปลี่ยนเครื่องชาร์จเป็นเครื่องที่มีพิกัดแรงดันไฟฟ้าที่ถูกต้องสำหรับแบตเตอรี่นั้น สำหรับแบตเตอรี่ LiFePO4 แรงดันไฟฟ้าชาร์จสูงสุดโดยทั่วไปคือ3.65 โวลต์ต่อเซลล์ — ตัวอย่างเช่น58.4 โวลต์สำหรับ 16S29.2 โวลต์สำหรับ 8S14.6 โวลต์สำหรับ 4S

สาเหตุที่ 3: ค่าเกณฑ์ OVP ตั้งไว้ต่ำเกินไป

หากก่อนหน้านี้ BMS ได้รับการกำหนดค่าด้วยเกณฑ์แรงดันเกินแบบอนุรักษ์นิยม — ตัวอย่างเช่น3.55 โวลต์แทนที่จะ3.65 โวลต์สำหรับแบตเตอรี่ LiFePO4 — การชาร์จตามปกติจะทำให้ระบบป้องกันทำงานก่อนที่เซลล์จะชาร์จเต็มจริง

วิธีการยืนยัน

ตรวจสอบการตั้งค่า BMS ในแอป DALY หรือซอฟต์แวร์บนคอมพิวเตอร์ ไปที่การตั้งค่าเกณฑ์การป้องกัน และตรวจสอบเกณฑ์การป้องกันแรงดันเกินเทียบกับข้อกำหนดทางเคมีของเซลล์ของคุณ

วิธีแก้ไข

ปรับค่าเกณฑ์ OVP ให้ตรงกับข้อกำหนดของผู้ผลิตเซลล์แบตเตอรี่ เพื่อให้ได้แรงดันไฟฟ้าในการชาร์จสูงสุด สำหรับเซลล์ LiFePO4 มาตรฐาน3.65 โวลต์ต่อเซลล์ถือเป็นค่าสูงสุดตามมาตรฐานอุตสาหกรรมอย่าตั้งค่าสูงเกินกว่าข้อกำหนดของเซลล์— การจ่ายแรงดันไฟฟ้าเกินค่าสูงสุดของเซลล์จะทำให้เซลล์เสื่อมสภาพเร็วขึ้น และในกรณีร้ายแรงอาจก่อให้เกิดความเสี่ยงด้านความปลอดภัย

สาเหตุที่ 4: การตั้งค่าการป้องกันอุณหภูมิไม่ถูกต้อง

ในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูง เช่น ตู้ที่มีการระบายอากาศไม่ดี สภาพแวดล้อมในฤดูร้อน หรือการคายประจุอย่างรุนแรงก่อนการชาร์จใหม่ แบตเตอรี่ควรได้รับการปกป้องโดยระบบจัดการแบตเตอรี่ (BMS)อุณหภูมิตรวจสอบขีดจำกัดการป้องกันก่อนที่ OVP จะกลายเป็นมาตรการป้องกันที่เกี่ยวข้อง หากคุณพบว่า OVP ตัดการทำงานในสภาพอากาศร้อนจัด ในขณะที่ระบบป้องกันอุณหภูมิยังไม่ทำงาน แสดงว่าค่าเกณฑ์อุณหภูมิอาจตั้งค่าไม่ถูกต้องหรือถูกปิดใช้งาน

วิธีการยืนยัน

ตรวจสอบค่าอุณหภูมิในแอป BMS ระหว่างการชาร์จเมื่อระบบ OVP ทำงาน หากอุณหภูมิของแบตเตอรี่ใกล้เคียงหรือเกินช่วงอุณหภูมิที่ผู้ผลิตแบตเตอรี่แนะนำ (โดยทั่วไปต่ำกว่า 45°C สำหรับ LiFePO4) ระบบป้องกันอุณหภูมิสูงควรจะทำงาน ไม่ใช่ระบบ OVP ตรวจสอบให้แน่ใจว่าได้เปิดใช้งานและตั้งค่าเกณฑ์การป้องกันการชาร์จที่อุณหภูมิสูงไว้ภายในข้อกำหนดของผู้ผลิตแบตเตอรี่แล้ว

วิธีแก้ไข

ตั้งค่าระบบป้องกันการชาร์จที่อุณหภูมิสูงให้ทำงานก่อนที่เซลล์จะถึงอุณหภูมิที่ไม่ปลอดภัย ปรับปรุงการระบายอากาศของตัวเครื่อง อย่าลดค่าเกณฑ์ OVP เพื่อชดเชยปัญหาความร้อน เพราะนั่นจะปกปิดปัญหาที่แท้จริง (ความร้อน) และทำให้ชุดแบตเตอรี่เสี่ยงต่อความเครียดจากความร้อน

วิธีรีเซ็ตหลังจาก OVP ค้าง

ระบบป้องกันแรงดันเกินจะหยุดทำงานโดยอัตโนมัติเมื่อแรงดันของเซลล์ที่ทำให้เกิดการทำงานลดลงต่ำกว่าเกณฑ์การฟื้นตัวของ OVP (ค่าที่ตั้งไว้ต่ำกว่าจุดตัดการทำงานของ OVP) ซึ่งโดยทั่วไปจะเกิดขึ้นเมื่อ:

ถอดปลั๊กเครื่องชาร์จแล้ว— แรงดันไฟฟ้าของเซลล์ลดลงเมื่อประจุบนพื้นผิวสลายไป

มีการเชื่อมต่อโหลดชั่วครู่— ทำให้แรงดันไฟฟ้าสูงของเซลล์ลดลง

วงจรปรับสมดุล BMS จะถ่ายโอนหรือระบายประจุออกจากเซลล์ที่มีประจุสูง— แรงดันไฟฟ้าลดลง

อย่าพยายามรีเซ็ต BMS ด้วยตนเองหรือบังคับให้รับประจุเพิ่ม ระบบป้องกันแรงดันเกิน (OVP) มีไว้เพื่อป้องกันไม่ให้เซลล์แรงดันสูงถูกใช้งานเกินแรงดันสูงสุด แก้ไขสาเหตุหลัก (ความไม่สมดุล แรงดันไฟของเครื่องชาร์จ การตั้งค่าเกณฑ์ หรืออุณหภูมิ) ก่อนการชาร์จครั้งต่อไป

DALY Smart BMS ช่วยวินิจฉัยปัญหานี้ได้อย่างไร

การวินิจฉัยการตัดวงจร OVP อย่างถูกต้องนั้น จำเป็นต้องตรวจสอบแรงดันไฟฟ้าต่อเซลล์ ณ เวลาที่เกิดการตัดวงจร ซึ่งเป็นความสามารถที่ระบบ DALY Smart BMS ถูกสร้างขึ้นมาเพื่อรองรับ

เดอะDALY Smart BMSแอปจะแสดงแรงดันไฟฟ้าของแต่ละเซลล์แบบเรียลไทม์ เมื่อ OVP ทำงาน แอปจะแสดงว่าเซลล์ใดเป็นสาเหตุ ทำให้ทราบสาเหตุที่แท้จริงได้ทันที (เซลล์ใดเซลล์หนึ่งมีแรงดันไฟฟ้าสูง เซลล์ทั้งหมดมีแรงดันไฟฟ้าสูงพร้อมกัน หรืออุณหภูมิผิดปกติ) แทนที่จะต้องคาดเดาหลังจากเกิดเหตุการณ์แล้ว

บันทึกเหตุการณ์ทางประวัติศาสตร์จะบันทึกเซลล์ที่ก่อให้เกิดเหตุการณ์และเงื่อนไขของเหตุการณ์ OVP แต่ละครั้ง เพื่อให้คุณสามารถตรวจสอบได้ว่าเซลล์เดียวกันก่อให้เกิดเหตุการณ์ซ้ำๆ (ซึ่งบ่งชี้ถึงความไม่สมดุลอย่างต่อเนื่อง) หรือว่ามีหลายเซลล์ที่เกิด OVP พร้อมกัน (ซึ่งบ่งชี้ถึงปัญหาที่เครื่องชาร์จหรือเกณฑ์)

สำหรับกลุ่มที่มีการเคลื่อนตัวอย่างต่อเนื่องซีรี่ส์ Active Balancingเทคโนโลยีนี้ก้าวไปอีกขั้น: แทนที่จะปล่อยประจุจากเซลล์ที่มีแรงดันสูงผ่านตัวต้านทาน มันจะถ่ายโอนประจุระหว่างเซลล์ตลอดวงจรการชาร์จเต็มรูปแบบ ทำให้แบตเตอรี่อยู่ในสภาวะสมดุลก่อนที่เซลล์ใดๆ จะถึงระดับแรงดันเกิน (OVP)

คำถามที่พบบ่อย

สรุป: รูปแบบ → สาเหตุ → วิธีแก้ไข

หากต้องการการวิเคราะห์เชิงลึกเกี่ยวกับปัญหา BMS ที่เกี่ยวข้อง โปรดดูคู่มือของเราเกี่ยวกับวิธีวินิจฉัยความล้มเหลวในการสื่อสารของ BMSและการปรับสมดุลแบบแอคทีฟเทียบกับการปรับสมดุลแบบพาสซีฟสำหรับแบตเตอรี่ LiFePO4.