Jak spojovat serioparalelně LiFePO4 články

[NESKOM]

V chatu se řešilo jak spojovat menší články do větší kapacity. Napíšu co si o tom myslím:

Možnosti jsou:

1) články na úrovni 3,2V pospojovat paralelně a poté zapojet tyto do serie příkladem je 3P 16S
nebo
2) udělat několik sad 1P16S a ty pak pospojovat paralelně

Výhody a nevýhody, rizika
Zapojení 1), paralelní má výhody že je jednodušší na pospojení a stačí jediná BMSka.
nevýhodou je že v případě jednoho slabšího článku jsou ostatní v paralelní řadě více přetěžované. Pokud má takový článek i samovybíjení, přijde se na to později a po celou dobu bude článe přetěžovaný. Pokud se samovybíjení zhorší na úroveň zkratu, bude zdravý článek z dvojice dotovat ten zkratovaný do vyčerpání energie. To se projevuje vývinem tepla roztavením plastu a zničením obou paralelních kusů.

Zapojení 2) Nevýhody: Zde jsou potřeba 2 BMSky.
Výhody: při havárii jednoho článku odejde jen jeden v sérii a ostatní budou lehce přebíjené ale přežijí, pokud se na závadu přijde včas tak i bez újmy.

[Diablo007]

Pak.je verze dávat paralelně takovou kapacitu aby při zkratu jednoho článku ty ostatní zkratovým proudem prepalily pojistkovy drát tak jak to hodně z nás u baterii z 18750 využívá. Jinak pokud při větším počtu paralelních článků má jeden samovybíjení bývá pohmatem teplejší protože je dobíjen zbytkem. Hold tyhle sestavy občas toho strojníka potřebují

[NESKOM]

Ano, pojistka je určité řešení.
Hodnota proudu musí být správně nastavena mezi rozmezím kdy si přejeme aby ještě protékal proud vyrovnávající rozdílné vnitřní odpory ale aby se přerušila při poruše jednoho z článků dříve než vyvinutá tepelná zátěž způsobí škodu.
Bude to zhruba mezi 2 - 10A podle hodnoty vnitřního odporu článků.

[willcz]

Pojistka je sice dobrý nápad, ale bez nějaké indikace je to stále dost k ničemu.
Představa že se přepálí pojistka a k BMS zůstane připojený ten dobrý článek, tak to nemusí být relativně dlouho poznat.

To už mi přijde lepší to propojit natvrdo. Každý článek je stejně spousta "jednotlivých" paralelně uvnitř obalu, takže to není tak velký rozdíl.

tzn za mě je správné řešení buď 2P15S nebo 2x 15S.

[redcrown]

Ano, poznat se to nemusí sice hned, ale nic zásadního se nestane, alespoň z pohledu bezpečnosti. Prostě bude menší kapacita. Pokud to bude zapojení do 5 článků v paralelu, zkušený uživatel tohoto fóra to zjistí brzy. Pokud to je uživatel s nadřazeným PLC a BMS, tak tomu přijde notifikace, že bylo dosaženo velkého rozdílu spodního napětí a/nebo spodního napětí při stále dost vysokém SOC. Tímto mechanismem bych zjistil odpojení i 1 z 10 článku, možná i víc. Určitě je pravda, že se to může stát i uvnitř jednoho článku. Pojistka v paralelu ale podle mě nedává smysl do 3P. Pod 3P si nejsem jistý, jestli by ty 2 zbylé články upálily pojistku, která musí být pro normální provoz trochu předimenzovaná. Nejsem totiž přesvědčený o tom, že při havárii musí vzniknout tvrdý vnitřní zkrat.

[Diablo007]

Pokud se tu budeme stále bavit o 3p tak tam to proud možná neutavi. Proto je potřeba řešit 500p a tam už to bude cajk

[Nautilus]

Pojistka je jistě skvělá věc. Ovšem předpokládá, že "vadný" článek bude mít "totální" zkrat. To se ale až tak často nestává. Většinou má článek svodový odpor takový, že proud nestačí k vybavení žádné pojistky, ale po určité době spolehlivě zničí své paralelně připojené "bratry". Tuto situaci, t.j. zvýšené samovybíjení musí spolehlivě indikovat BMS.
Na pojistku dojde teprve tehdy, když BMS i obsluha totálně selžou, nebo při mechanickém poškození článků. Propíchnout článek hřebíkem, nebo zmuchlat ho jak papír by se ale na stacionární baterii stát nemělo.

[Nautilus]

Nějak jsem nestihnul v rámci doby umožňující editaci, tak tedy doplňuji:

I když téma je "LiFePO4", většina úvah zde popsaných platí spíš pro Li-Ion 18650. Např. pojistku pro LiFePO4, kdy se paralelně spojí jen několik článků nebude ani možné správně dimenzovat. Buď by se přepálila i při běžném provozu, nebo by pustila do vadného článku desítky A bez přerušení, což už by mohlo vést k nežádoucím efektům.

Takže k úvodnímu dotazu:
V případě paralelní kombinace jen dvou článků (snad ještě i tří) bych obě varianty spojení považoval za vhodné. U více článků bych se klonil k nejprve paralelnímu spojení a následně tyto propojit do série. Při paralelním spojení méně jak pěti článků bych určitě nepoužil žádné pojistky mezi jednotlivými články. Při větším počtu článků bych velice pečlivě zvážil režimy používání a různé extrémní situace a teprve potom řešil zda a jaké jištění.

[Diablo007]

I lifepo se dá napojit 200p

[redcrown]

ale po určité době spolehlivě zničí své paralelně připojené "bratry".

Jak to myslíš? Předpokládejme 5P nebo 10P, pro 2P jsme se dohodli, že to jaksi nedává smysl.

Tuto situaci, t.j. zvýšené samovybíjení musí spolehlivě indikovat BMS.

Přes jakou funkcionalitu to BMS dělají? Batrium je celkem obsáhlá BMS, ale vlastně nevím, co bych nastavil nebo jakou odezvu BMS bych v této souvislosti očekával

[Nautilus]

Základem každé baterie složené z více článků musí být stejné vlastnosti všech použitých článků. Cokoli jiného je z principu špatně. V okamžiku kdy jeden jediný článek vybočí z "řady", změní se nabíjecí i vybíjecí charakteristiky baterie.
Hlídání baterie musí hlásit, že některá paralelní sekce se chová jinak než ostatní. Jinak je tam jenom pro okrasu.
I kdyby byl na každé paralelní sekci jenom obyčejný voltmetr tak uživatel vidí, že něco nefunguje jak má.

Netuším jaké funkce má která BMS, ale když bude mít jedna paralelní sekce o x% jinou kapacitu, tak se napětí při nabíjení i vybíjení bude měnit jinak než v ostatních sekcích. Jestli toto neumí BMS zjistit, tak nevím k čemu by na baterce byla.

Jestliže se samovybíjením jednoho článku vybíjí "bratři" v paralelním spojení, tak se časem dostanou do takové fáze, že se začnou ničit. To je celkem logické. Když samovybíjení odebere z jedné sekce polovinu kapacity, tak po vybití celé baterie na polovinu a dál už tato sekce odchází do sběrného dvora.

[redcrown]

tím svým posledním příspěvkem jsi nepustil mnoho konkrétních informací.
Zeptám se tedy znovu: Co konkrétně se ničí na článcích, které jsou vybíjeny jinak, než ostatní. Předpokládejme, že BMS hlídá překročení max. proud baterie, max. a min. napětí? Proud paralelně řazených článků už z principu nemůže hlídat, protože neví, kolik jich je ještě paralelně připojených. Pokud se ale odpojí jeden z více než alespoň 5, tak u rozumné stacionární baterie jsou proudy jednotlivých článků pořád v cajku.

Tuto situaci, t.j. zvýšené samovybíjení musí spolehlivě indikovat BMS.

Přes jakou funkcionalitu to má BMS dělat?

Jestliže se samovybíjením jednoho článku vybíjí "bratři" v paralelním spojení, tak se časem dostanou do takové fáze, že se začnou ničit. To je celkem logické. Když samovybíjení odebere z jedné sekce polovinu kapacity, tak po vybití celé baterie na polovinu a dál už tato sekce odchází do sběrného dvora.

S tím bych nesouhlasil. Pokud je splněna podmínka, že se nepřekročí max. proud, max. a min napětí článku, tak se pořád nic neničí. Od toho tam je BMSka. A tu rozumní strojníci Lixx technologie mají.

[willcz]

S tou BMS je blbé to že třeba batrium neumí hlídat to že některý článek má větší samovybíjení.
Dá se najít že má menší kapacitu tím že dlouhodobě na něm je hodně bypass výkonu, tzn je první nabitý. ale opačný stav nevím jak dlouhodobě monitorovat.
Nevím jestli to umí ostatní hlídat. Něco jako "klesání napětí" bez zátěže by mohlo být fajn.
Nebo něco jako rodokmen ke každému článku. včetně měření vnitřního odporu v čase.

Nechtěl by se nad tím někdo zamyslet?
Batrium samo o sobě broadcastuje stav baterek každých pár sekund po UDP, tzn stačí jen tlačit do DB a udělat nějakou analýzu, ideálně automatickou

[Kodl69]

Je fakt, že nějaká analýza dat by se asi měla udělat až na nadřazeným systému, on to ve výsledku nebude moc jednoduchej algoritmus, a navíc, to samovybíjení může být někde v rámci chyby měření, a bude to chtít spíš AI vyhledávající rozdíly než algoritmus...