Навіщо потрібні захисні схеми?

Стандарти безпеки

Акумулятори можуть виділяти високу енергію, а вимоги безпеки до нікелевих та літієвих акумуляторів і елементів для портативного застосування гармонізовані згідно зі стандартом IEC 62133. Стандарт набув чинності у 2012 році для зменшення глобального ризику під час транспортування, зберігання та експлуатації акумуляторів.

Найпростішим запобіжним пристроєм в акумуляторі є запобіжник, який розмикається при високому струмі. Деякі запобіжники розмикаються постійно та роблять акумулятор непридатним для використання; інші – більш щадні та скидаються в нуль. На рисунку 1 показано верхню частину елемента 18650 для літій-іонного акумулятора з вбудованими функціями безпеки.

Опір позитивного теплового коефіцієнта (PTC) (синій) низький під час нормальної роботи та збільшується, коли температура піднімається вище критичного рівня, зменшуючи протікання струму. PTC є оборотним і повертається до високої провідності, коли температура нормалізується.

CID – це пристрій плавкого запобіжника, який постійно розмикає електричне коло при надмірному тиску, високій температурі або високій напрузі. На рисунку 1 CID працює під тиском: коли внутрішній тиск зростає приблизно до 1000 кПа, надрізаний верхній диск (помаранчевий) ламається, відділяється від металевої фольги (коричневої) та перериває потік струму, дозволяючи газу виходити.

Останнім запобіжним пристроєм є вентиляційний отвір, який випускає газ під час аномалії та може бути повторно закритий. Однак тиск у розпадаючомусь елементі може бути настільки великим, що гази не можуть виходити належним чином, і відбувається вибух полум'ям. У деяких випадках верхня частина елемента вилітає, як куля з дробовика. Подібно до ядерного розплавлення, яке неможливо зупинити після початку; літій-іонний акумулятор, що розпадається, слід залишити догоряти в безпечному місці з вентиляцією.

Рисунок 1: Типовий запобіжний механізм кришки елемента живлення 18650

Захисні механізми

PTC (синій) збільшує опір шляхом нагрівання, зменшуючи електричний струм. Цей ефект є оборотним. CID складається з верхнього диска (помаранчевий), який ламається під тиском і назавжди перекриває потік струму.

Захисні пристрої мають залишковий опір, який спричиняє незначне зниження загальної продуктивності через резистивне падіння напруги. Не всі елементи мають вбудований захист, і відповідальність за безпеку за його відсутності несе система керування батареями(BMS).

BMS для літієвих АКБ

Захищає батареї від перезаряду, глибокого розряду, перегріву та надвисокого струму

Victron VE.Bus BMS V2 – система управління літієвими акумуляторами LiFePO4 Smart

Розумна система керування батареями LiFePO4 Smart від Victron

Купити

SmallBMS – BMS для LiFePO4 Smart акумуляторів Victron

 Компактна система керування батареями Victron Lithium Smart (LiFePO4), що забезпечує базовий захист акумуляторів від глибокого розряду, надмірного заряду та перегріву.

Купити

Smart BMS CL 12/100 – інтелектуальний захист LiFePO4 батарей у 12В системах від Victron Energy

Поєднує обмеження струму з генератора, Bluetooth-моніторинг, аварійні виходи та модульну взаємодію з іншими пристроями Victron – все в одному пристрої!

Купити

Подивитися більше

Подальші рівні захисту можуть включати твердотільні перемикачі в ланцюзі, підключеному до акумуляторної батареї, для вимірювання струму та напруги та відключення ланцюга, якщо значення занадто високі. Схеми захисту для літій-іонних акумуляторів є обов'язковими.

Іскробезпечні батареї

Безпека є надзвичайно важливою під час використання електронних пристроїв у вибухонебезпечних зонах. Іскробезпека (ІБ) забезпечує безпечну роботу в зонах, де електрична іскра може запалити легкозаймистий газ або пил. До небезпечних зон належать нафтопереробні заводи, хімічні заводи, зернові елеватори та текстильні фабрики.

Усі електронні пристрої, що потрапляють у небезпечну зону, повинні бути іскробезпечними. Це включає рації двостороннього зв'язку, мобільні телефони, ноутбуки, камери, ліхтарики, детектори газу, випробувальні пристрої та медичні інструменти, навіть якщо вони живляться від первинних елементів типу AA та AAA. Іскробезпечні пристрої та батареї містять захисні схеми, що запобігають надмірним струмам, що можуть призвести до високого нагрівання, іскор та вибуху. Рівні небезпеки поділяються на ці чотири категорії.

Основними класифікаціями іскробезпеки є поділ та зона. Поділ зазвичай використовується в Північній Америці; поняття «зона» виникло в Європі, але зараз використовується в усьому світі. Ці дві класифікації мають багато спільного, але існують відмінності у сприйнятті ризику.