Se você ler a inscrição na gaiola do elefante: búfalo, não acredite nos seus olhos
Em um produto em desenvolvimento, uma bateria recarregável de capacidade considerável foi usada em várias seções paralelas com seis latas de células de bateria Li-ion do tipo “1s1p MP 176065 IntegrationTM” para 6000 mAh fabricadas pela Saft em cada uma. Uma bateria retornou para reparo e eu decidi avaliar o grau de equilíbrio de latas individuais após uso prolongado. Para isso, foi necessário desmembrar os bancos, cobrar individualmente e avaliar o spread da cobrança recebida.
Mas, para começar, eu decidi olhar para a tensão nas seções como um todo, esperando ver zero, porque qualquer banco descarregado se desconecta do circuito do consumidor, e devemos ver a tensão de pelo menos 6 * 2,4V = 14,4V ou nada.
Imagine minha surpresa quando 12V foi encontrado em uma seção e 7V (não escreverei mais sobre Volta e não por falta de respeito pelo grande italiano, mas por preguiça).
O resultado é um pouco desanimador, continuamos pesquisando e medindo cada frasco na seção 12 - em quatro a tensão esperada é 2,8-3,2, em dois - 0, tudo coincide no total, mas por que é 0 em células desconectadas e não em circuito aberto não está claro.
Ok, suponho que ocorra uma interrupção, mas não é absoluta, há uma pequena corrente no circuito de controle, porque não desconecta dos contatos externos - olhamos para o circuito (ele está localizado no final do post, caso contrário, toda a intriga desaparece).
Conectamos a carga à seção na forma de um resistor de 1k (corrente 7mA), a tensão de saída cai ligeiramente para 11,8, o que significa que a resistência interna do circuito de controle é da ordem de 0,2 / 7E-3 = 200/7 ~ 30 Ohms, como a resistência não é suficiente, contei com uma dúzia de quilos mas talvez não seja linear, embora ainda seja estranho. Aumentamos a corrente para 50mA, a tensão cai para 11,6, o que corresponde a uma resistência de 0,4 / 50E-3 = 400/50 = 20, aumentamos a corrente para 100mA, a tensão praticamente não muda, o que dá 10 ohms.
De fato, a resistência é não linear, mas está claramente inclinada na direção errada. Acima de tudo, parece um ramo direto do CVC do diodo, mas de onde vem não está claro. Ok, remova a película protetora da bateria e remova a placa de proteção (você entende que não pode usar a bateria sem ela se não for extremo). Vemos um circuito típico de dois transistores e um chip de controle de tensão, mas no verso da placa vemos um grande elemento chamado STPS104B.
Sim, este é um diodo Schottky, conectado de volta à polaridade da bateria, é daí que a queda de tensão de ~ 0,2 por célula praticamente independente da corrente (em correntes baixas). O enigma foi resolvido, não foi difícil, agora devemos avaliar a solução técnica de uma empresa conhecida.
A primeira é uma vantagem definitiva - esse esquema permite continuar a extrair energia da seção, mesmo que uma célula esteja completamente descarregada. Além disso, a tensão total cairá em 2,4 (o mínimo permitido por célula) + (0,2 ± 0,6) <= 3, mas isso é melhor do que um desligamento completo, embora sejam possíveis nuances.
O segundo é um ponto fraco negativo - os diodos em geral, e Schottky em particular, têm uma corrente reversa, que será uma carga perdida e reduzirá a energia da célula disponível. Nesse caso em particular, a corrente reversa não passará de 100 μA (em condições normais), ou seja, durante o dia de armazenamento da célula perderemos 0,1 * 24 = 2,4mAh ~ 0,04% de capacidade, muito pouco em comparação com a autodescarga de ~ 0,5%. A propósito, a corrente de autodescarga na documentação da célula simplesmente não é indicada. Venho com considerações e recomendações gerais para recarregar as células durante o armazenamento a longo prazo a cada 6 meses.
Terceiro - um menos inventado - se todas as células ao mesmo tempo decidirem que atingiram o nível necessário e estão desconectadas dos terminais externos para evitar sobrecargas (um evento não muito provável, mas mesmo assim), a tensão de entrada do carregador será aplicada a uma série de diodos conectados de volta e pode muito bem estar em um deles, o que limita a tensão de carga ao valor inverso da quebra do diodo em 45 e, consequentemente, o número de células na seção 45 / 4.2 = 10. Embora eu não esteja certo sobre a idéia - se todas as células estiverem completamente descarregadas (e isso é possível conosco) e desconectadas dos terminais externos, no momento em que a carga iniciar, haverá uma situação semelhante, embora não por muito tempo, portanto, alguns limites de tensão ainda precisam ser indicados .
Mas o quarto - um sinal definitivo - a completa ausência de uma indicação da presença de um circuito assim na documentação do dispositivo. Bem, você não pode fazer isso, esse é um recurso essencial do dispositivo e deve estar refletido no ED. Embora, provavelmente, eles tenham me ensinado dessa maneira, e na prática moderna de engenharia é costume negligenciar tais considerações. No final, eu não tenho uma empresa de nível SAFT, e quem produz essas células com essa documentação a possui e se sente bem no mercado. O que você acha? - pesquisa no final do post.
Bem, na verdade, no tópico do estudo, verificou-se que, após ~ 100 ciclos de carga (sem balanceamento) e descarga (levando em conta os recursos descritos acima), a propagação da carga residual em células individuais era de 12%, o número não é desprezível, mas eu esperava o pior, de modo que deslocamento.
Vamos avaliar a possível eficiência do circuito de balanceamento passivo padrão, para o qual passamos uma corrente através de um resistor de lastro de 50 mA (o valor padrão para dispositivos chineses); depois, ao carregar com uma corrente recomendada de 0,2 ° C e um tempo de carga de não mais de 7 horas, obtemos uma possível redução na carga da célula de 50 * 7 = 350mAh, o que corresponde a aproximadamente 5% da capacidade declarada. Na verdade, é claro, é muito menos, porque a derivação liga no modo de tensão constante, mas você ainda precisa obtê-la, portanto essa é uma estimativa superior, mas pelo menos alguma coisa.
Então, podemos assumir que a variação acima na capacidade da célula pode ser compensada por 5 a 10 ciclos de carga com balanceamento. Ou seja, se o equilíbrio da parte não integral da seção for feito, podemos esperar que os efeitos negativos possam ser compensados completamente em cada ciclo com essas células. Obviamente, tudo isso é apenas uma estimativa e a resposta exata à pergunta sobre as possibilidades de balanceamento requer pesquisa adicional.
E aqui está o esquema prometido:
