¿Es seguro confiar en la protección de celdas 18650 individuales en una configuración 4S4P?

Me gustaría construir un banco de energía con celdas 18650 intercambiables en caliente. Un dispositivo de "casa de retiro para células recuperadas".
Se esperaría que siguiera proporcionando energía en caso de falla y reemplazo de la celda (primer nivel de carga similar asegurado)

Las celdas tienen diferentes capacidades y resistencias, y posiblemente químicas ligeramente diferentes.

La respuesta aquí explica mucho sobre: ​​celdas no coincidentes en paralelo.

Me pregunto si la combinación de múltiples circuitos de protección y PTC en una matriz 4x4 no conduce a algunos bucles de retroalimentación peligrosos, interbloqueos, etc., por ejemplo, alcanzar un nivel en el que los componentes hacen que los demás se enciendan y apaguen repetidamente, o requieran circunstancias especiales. reiniciar.

¿Es ese un peligro digno de mención?

Personalmente, no usaría células recuperadas para nada. No hay manera de saber su historia o cuánta vida les queda. Puede poner mucho trabajo en su proyecto y obtener muy poco de él. Además, las celdas que se utilizan después de que su resistencia en serie aumenta o su capacidad ha disminuido tienen más probabilidades de ventilarse, expandirse o incluso incendiarse. No estoy seguro de lo que quieres decir cuando dices "4x4". Si te refieres a 4 series y 4 paralelos, entonces DEFINITIVAMENTE no lo recomiendo. Nunca querrás poner celdas con diferentes capacidades en serie.
" ...combinación de protección múltiple... " Depende de los circuitos de protección. Para responder a su pregunta, necesitaríamos conocer los esquemas de los circuitos de protección o sus hojas de especificaciones.
@mkeith No había pensado en escribirlo, pero sí, las celdas conectadas en serie deberían tener una capacidad similar.
@NickAlexeev También me encantaría saber esas cosas, pero aquí todo lo que tengo es "placa delgada de $ 0.7 / pc que se monta en baterías protegidas de China y potencialmente más circuitos integrados en algunas de las celdas". Los que he probado parecen ofrecer protección contra sobrecarga/sobredescarga/carga inversa. Pero estoy preguntando más sobre el principio.

Respuestas (1)

Desde el final:

SÍ creo que reciclar células de paquetes viejos es potencialmente viable. A menudo, una o unas pocas celdas fallan y "derriban todo el paquete" y la gente reutiliza las celdas de forma amateur y planea hacerlo comercialmente a gran escala. Pero para obtener buenos resultados, parece casi obligatorio un grado razonable de emparejamiento de celdas o de manejo de celdas individuales.

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Un banco de baterías 18650 intercambiables en caliente 4S4P es factible con un diseño suficiente*.
PERO esperaría que las posibilidades de que funcione de manera segura y confiable con múltiples intercambios durante un período prolongado, utilizando solo la protección de celda individual original, serían mínimas. Un sistema con protección celular individual adaptada tendría mayores posibilidades.
Lo mejor de todo sería un sistema que funcionara en celdas individuales anidadas, por cadena individual y protección de cadena múltiple. Si eso sería económico o viable está por determinarse. Sé que hay personas que intentan hacer esto comercialmente; si pueden tener éxito también está por determinarse.

*El valor de "suficiente" depende de para qué se utilizará el producto final y en qué entorno y qué tan bien desea o puede caracterizar las células antes de su uso. Los protectores de células individuales originales ("ICP") apuntan a una protección bastante gruesa de "no dejes que muera espectacularmente". Entonces, si bien "ventilar con llama es una falla", "ser tratado con rudeza y perder capacidad después de muy pocos ciclos" está fuera de su alcance.

Las celdas individuales NUNCA deben cargarse por encima de 4,2 V/celda. Se desconoce la precisión de los 4,2 V individuales de un ICP dado y puede variar con la calidad/marca/temperatura/POSIBLEMENTE envejecimiento y Murphy. Cargar una cadena 4S a 16,8 V PUEDE permitir que ninguna celda individual se cargue más allá de 4,2 V y PUEDE permitir que todas las celdas se carguen dentro de, digamos, 0,25 a 0,5 V de 4,2 V, y puede que no. Si las celdas se mezclan indiscriminadamente, en el peor de los casos se pueden ver 3 limitadores de voltaje conservadores y uno que ya no funciona realmente uno mezclado en una cadena 4S, por lo que obtiene, digamos, 3 x 4.1V y 1 x 4.5V. PUEDE sobrevivir a eso. No deberias.

La "gente real" parece pensar que necesita equilibrar las cadenas 4S en el uso normal, por lo que parece que hay pocas posibilidades de que las cadenas 4S no balanceadas seleccionadas al azar funcionen bien. En el mejor de los casos, los limitadores de voltaje de cadena individuales funcionarían, pero si la terminación se basa en I chg en CV que se reduce a un % de CC máx., entonces la capacidad general de la cadena podría reducirse significativamente por una celda de baja capacidad. Esto tiende a "bombear" la celda defectuosa durante múltiples ciclos, ya que es como decir 90% cuando otros están al 100% de carga, de modo que en la siguiente descarga alcanza Vminimum antes que los demás y como Vstring aún no está en Vininun_string la celda baja se sobredescarga, su capacidad se reduce aún más y luego sigue a las demás en el siguiente ciclo de carga.

Podría seguir inventando varios escenarios realistas pero también semi-artificiosos de "podría suceder", pero debería ser suficiente para decir que la variabilidad en el uso normal con celdas de la misma marca y modelo en condiciones similares es suficiente para que el equilibrio activo se considere necesario para fines comerciales. use SO en este caso con una falta de coincidencia de casi todo, parece una necesidad absoluta.

SÍ creo que reciclar células de paquetes viejos es potencialmente viable. A menudo, una o unas pocas celdas fallan y "derriban todo el paquete" y la gente reutiliza las celdas de forma amateur y planea hacerlo comercialmente a gran escala. Pero para obtener buenos resultados, parece casi obligatorio un grado razonable de emparejamiento de celdas o de manejo de celdas individuales.

Gracias. Estaba pensando específicamente en los problemas con la interacción de los componentes de protección, algo tal vez como conectar fuentes de alimentación reguladas en paralelo, pero con el fuerte ambiente de "no vale la pena", analizaré esos intentos comerciales en su lugar.
Mi sensación es que la forma de hacerlo viable es un cargador/BMS/marco de protección más inteligente de lo habitual que vuelve a evaluar el rendimiento de cada celda individual en cada ciclo de carga, para participar activamente en el mantenimiento del paquete ("celda 3 en el segundo cadena está limitando la capacidad, cámbiela a continuación"
@kaay ¡No fue mi intención desanimarte! En realidad :-). Solo déle una idea de lo que puede estar en la tienda. Solo agregar conexiones de equilibrio por celda y observar cómo las personas equilibran los sistemas contribuiría en gran medida a que sea menos probable que se inmole. | Los sistemas comerciales que mencioné aún no están en el mercado minorista/doméstico. Puede haber algunos que desconozco, pero los que tenía en mente están haciendo trabajo de desarrollo en Australia. He hablado con uno de los dos desarrolladores principales....
... No comentaré directamente sobre las cosas que me dijeron , PERO han ganado varios premios publicitados por innovación y hay material en la web al respecto, por lo que el concepto general y algunos detalles no son secretos. Basado únicamente en lo que pude encontrar mencionado públicamente, están usando celdas de paquetes muertos y estableciendo medios para ejecutarlos en módulos que brindan un voltaje de salida constante independientemente del rendimiento de la celda individual. No tengo detalles de cómo hacen lo que hacen, pero al leer sus afirmaciones, no parece imposible, pero es molestamente complejo. ...
... es decir, si tiene una combinación de capacidades, variaciones en la capacidad restante, diferentes impedancias, etc., equilibrar y mantener Vout y un nivel mínimo de rendimiento de Iout suena exigente, nuevamente, no en el concepto, que es "solo cuestión de hacerlo", pero en hardware requerido.
@RussellMcMahon Lo siento si escribí mal. El ambiente provenía de múltiples fuentes; la lista de cosas a tener en cuenta en el diseño sigue creciendo y la pregunta original explora cuestiones a las que ni siquiera llegaré. No es un proyecto para una persona sin experiencia.
@kaay ¡Hazlo! Comience poco a poco, no lo coloque en ningún lugar donde un incendio extraño lo incomode más que de manera menor y realice un seguimiento de lo que ha hecho y lo que sucede. Tengo un "amigo de Internet" que vuelve a empaquetar baterías de taladro defectuosas con ex laptop LiIons con éxito. Muchas baterías de portátiles defectuosas tienen muchas celdas buenas. Y, como señalé, la gente piensa que puede construir un modelo de negocio a partir de su uso. (Presumiblemente, recibir un pago para tomar lo que de otro modo sería tratado como desperdicio ayuda). Tenga cuidado, diviértase, informe de nuevo.