Pin Li-FePO4 (pin sắt) rất dể hỏng! Các biện pháp ngăn ngừa.

[chinhnguyen9]

Tôi đã 70 tuổi có ít nhiều kinh nghiệm về điện cơ,điện tử. Tôi vừa đóng 1 bộ pin 16s*4(20A/giờ) dùng cho xe máy điện thay accuy chì. Và đã làm hỏng hàng 10 viên pin qua lần sạt đầu tiên. Thật là tức cho bản thân mình đã mắc lỗi và làm hỏng việc như vậy!.
Chưa có kinh nghiệm thực tiễn thì rõ là chưa đủ kiến thức để làm chủ một chủ đề mới. Cho dù có thu thập thông tin từ mọi phía.
Qua thất bại tôi thu hoạnh được một số kinh nghiệm xin được chia sẻ cùng các bạn.
Pin sắt có một số tính chất đặc biệt như sau:
-có chất lượng cực tốt và giá thành hạ, nội trở rất nhỏ <10 mili-ohm nên dòng xã và dòng sạt cho phép rất lớn.
*-khi điện áp chỉ còn 0,1V nó vẩn xã mạnh nếu nó bắt nối tiếp và các cell khác còn điện áp.
*-Khi điện áp sạt quá 3,45V trong cách đấu chuổi (4s…20s) nó sẽ rất nhanh chóng đạt 3,9V và sau đó vượt 4,2V là ngưỡng sẽ nhanh chóng làm hỏng pin và hoàn toàn không thể phục hồi)
Do các tính chất đặc trưng trên cho dù trong điều kiên có vẽ khá an toàn thì nguy cơ gây hỏng khi sạt vẫn tiềm ẩn ví dụ như sau:
Mạch sat có điện áp sạt 55,2V sạt cho chuổi 16s đơn ( 16 viên pin nối tiếp đã chọn các cell đồng điện áp 3,27V) chúng ta nghĩ thế là an toàn không lo sạt quá áp nghĩ thế là lầm!
Vì, trong quá trịnh sạt sự không đông nhất sẽ biểu lộ ra ví dụ 15 viên đạt điện áp sạt 3,35V chỉ có 1 viên đạt 3,45V viên pin này sẽ nhận được năng lương nhiều hơn các viên kia và vì nó sắp đầy nên độ dốc tăng áp của riêng nó rất dốc và nó rất nhanh chóng đạt 3,9V, dừng ở đó một lát nó sẽ vượt 4,2V và lên đến 4,9V nhanh đến không ngờ.
Việc sạt quá điện áp là nguyên nhân làm hỏng pin lớn nhất vì lúc đó xãy ra những phản ứng hóa học nguy hại chất điện phân bên trong và cấu truc1 hóa hoc pin. Đương nhiên viên này xem như vất đi, hỏng hoàn toàn, nội trởcủa nó sẽ cực lớn và dung lượng à0.
Vì thế BMS board là mach bảo vệ sạt và xã nhất thiết phải có kèm theo điều kiện phải đúng là loại dùng cho pin sắt 3,2V không phải loại dùng cho pin Li-ion 3,7V.(Do khinh suất và nôn nóng tôi dùng không đúng loại nên gây hư hỏng pin)

Vì thế lời khuyên ưu tiên số 1 là: nếu chưa mua được mạch BMS 3,2V đúng chuẩn thì đùng bao giờ sạt bộ pin cho dù 1 lần.(Trong thời điểm này ỏ VN hàng 16s 30A rất hiếm và đắt, trên AliExpress thì có ngay nhung nhanh nhất 20 ngày hàng mới về đến)
Lời khuyên thứ 2: Nếu ai đó có ý tưởng muốn tự làm mạch BMS thì cho cho rằng đó là lự chọn không khôn ngoan vì hàng nhà máy sản suất hàng loạt có nguyên cứu đến nơi đến chốn có sẳn linh kiện phù hợp thì mới có sãn phẩm thương mại với giá phù hợp đươc. Chỉ riêng con chip balance charge 3,2V tìm đỏ con mắt trên Google mà còn chưa ra con HY2213-BB3A chip dán 6 chân chì dùng cho phin LI-ion 4,2V nó có con opamp căn sẳn điện áp bên trong không can thiệp từ ngoài được.
Động lực đua ra lời khuyên thứ 2 là là có người dựng videolen YOUTUBE làm mạch cân bằng sạt bằng DIY bằng con IRF3205.
Ngay cả BSM board bán trên mạng (của TQ) mua với giá 450k đúng loại dùng cho pin 3.2V khi lắp và sạt thì thấy chức nang cân bằng sạt cùa nó là con sô 0 to tướng! (5/2/2020)
Tìm hiểu sâu xa thì thấy lý do để hiểu là dòng cân bằng của mạch cân bằng thụ động rất nhỏ chỉ tầm 60mA so với dòng sat 3000mA thì chẳng thấm tháp vào đâu nên khi sạt lần thứ 2 tôi phải theo dõi sát vào cuối chu kỳ sạt và can thiệp cắt ngang quá trình sạt 3 lần do 1 string nào đó đầy trước và sau đó string khác đầy trước tiếp theo..
Dòng cân bằng của mạch cân bằng chủ đông dùng siêu tụ từ 3A đến 5A và giá cho board 16s 3A là 100USD chỉ riêng có công năng cân bằng sạt mà thôi!
Tính chất của tập hợp số nhiều trong 1 khối pin Lithium
-1Trong hàng song song có 1cá thể pin có dung lượng cao hơn số đông bộ pin tốt sủ dũng an toàn ngược lại nó có dung lương thấp hơn số đông đến bao nhiêu nó vẫn được an toàn vì được số kia che chở và san sẻ.
2-Trong chuỗi nối tiếp 1cá thể pin có dung lượng cao hơn số đông bộ pin tốt sử dụng an toàn ngược lại nó có dung lương thấp hơn số đông đến >10% nó đối mặt với cả 2 nguy cơ sạt quá áp và xã quá sâu nó sẽ chết yểu nếu không được bảo vệ hữu hiệu.
3-Bộ pin vùa có hàng song song vừa có chuỗi nới tiếp lỗi thừa dung lương không ảnh hưởng nào xấu cho bộ pin cá thể thừa dung lượng cao hơn lươn bền bỉ trong cả 3 trường hợp. Cá thể thiếu dung lượng lỗi bị che lấp 75% trong 4 hàng song song nhưng nếu nó quá yếu và tổng dung lượng 4 viên song song thấp hơn string khác >10% string này sẽ đối mặt cả 2 nguy cơ gây hỏng pin giống nội dung đề muc.2
4- Bộ pin vùa có hàng song song vừa có chuỗi nới tiếp có 1 số cá thể thừa dung lượng và một số thiếu dung lương áp dụng quy luật bù sai có thê san lấp lỗi và tao nên bộ pin tốt, đồng đều dung lương giửa các string.

[tuyennhan]

Mình đã mua pin tính thay cho cái xe đạp điện dùng cục sạc cũ của nó mà đọc được bải của bác không thì toi bộ pin rồi , vậy là phải ráp hay kiếm mua bộ sạc phù hợp rồi . Cám ơn bác nhiều vì thông tin có ích .

[quangdongueh]

em thấy anh em chơi pin sắt có BMS hẳn hoi, hàng xịn vẫn có cái chửa, có cái đẻ luôn.// nếu là em em diy hẳn dàn nạp rời từng cell luôn. không bao giờ nạp theo chuỗi. cho nó chắc ăn.

[thetung]

em thấy anh em chơi pin sắt có BMS hẳn hoi, hàng xịn vẫn có cái chửa, có cái đẻ luôn.// nếu là em em diy hẳn dàn nạp rời từng cell luôn. không bao giờ nạp theo chuỗi. cho nó chắc ăn.

Tôi dùng cái máy hút bụi cầm tay , lúc nạp thì nạp từng cell , lúc dùng thì 2 cell nối tiếp ... khỏe .

[bqviet]

Nạp rời từng cell với đồ điện áp thấp thì dễ. Xe điện dùng 16 cell nối tiếp (tương đương 4 bình điện) hoặc hơn (có nhiều dòng xe chạy 5 hoặc 6 bình nối tiếp) thì hơi khó. Chế 16 mạch nạp rời rạc cũng tốn kha khá công, chi phí. Nếu làm 1 mạch nạp lớn rồi chia ra nạp từng cell bằng rơ-le thì thời gian kéo dài quá. Vụ này nan giải phết.

[bqviet]

Lời khuyên thứ 2: Nếu ai đó có ý tưởng muốn tự làm mạch BMS thì cho cho rằng đó là lự chọn không khôn ngoan vì hàng nhà máy sản suất hàng loạt có nguyên cứu đến nơi đến chốn có sẳn linh kiện phù hợp thì mới có sãn phẩm thương mại với giá phù hợp đươc. Chỉ riêng con chip balance charge 3,2V tìm đỏ con mắt trên Google mà còn chưa ra con HY2213-BB3A chip dán 6 chân chì dùng cho phin LI-ion 4,2V nó có con opamp căn sẳn điện áp bên trong không can thiệp từ ngoài được.

Pin LiFePO4, mặc dù tính chất hơi khác chút, nhưng bản chất vẫn là li-ion. Pin li-ion nói chung không thích nạp quá. Nạp hơi dư chút là tuổi thọ đã giảm đáng kể. Vì thế theo dõi tình trạng điện áp từng cell là việc cần làm, nhưng không đến mức phức tạp như BMS hoàn chỉnh. Hệ quản lý pin BMS với tính năng cân bằng giữa các cell đôi khi còn có tác dụng ngược làm giảm tuổi thọ. Thêm nữa, BMS chạy ổn thì ... tốt, khi nó hỏng thì khá tai hại vì đám MOSFET phục vụ balance khi chết thường chết theo kiểu ngắn mạch => tèo luôn cái cell mà đáng lẽ nó phải bảo vệ. Nói cách khác, BMS thường không có tính chất fail-safe. Vì thế các diễn đàn xe điện thường khuyến cáo tránh dùng BMS, chỉ nên dùng đối với hệ pin đặt tĩnh.

Tất nhiên nếu tự chế BMS theo kiểu hàng thương mại : dùng mỗi IC theo dõi 1 cell thì khó mà đạt được chất lượng tương tự hàng bán sẵn, đồng thời cũng sẽ đắt hơn mua mạch BMS sẵn. Tuy nhiên người có kinh nghiệm điện tử, biết lập trình vi điều khiển có thể giải quyết được chuyện này mà không kém tốn nhiều. Chỉ cần 1c vi điều khiển có ADC 12bit trở lên thì theo dõi điện áp từng cell và cảnh báo (đèn còi ...) hoặc tự động bảo vệ (ngắt rơ-le chẳng hạn) khi nạp quá đầy hoặc xả quá sâu là việc không khó khăn gì.

MCU có ADC 12 bit thời xưa hơi hiếm, nay thì dễ kiếm rồi, ví dụ PIC16F178x, MSP430FRxx ... giá thường đâu đó xung quanh $2. Hoặc dùng IC ADC riêng cũng được.

[bqviet]

Ứng dụng thực tế

Bqv cách đây nhiều năm (3++ không nhớ rõ) lắp một bộ pin dùng cell LiFePO4 18650 theo cấu hình 6p8s để chạy máy bơm 28V. Mạch nạp bình thường tự chế bằng TNY280 và PIC. Sau vài tuần chạy bị chết 1 nhóm, do sơ xuất ngắn mạch 1 cell trong nhóm đó mà phát hiện muộn, nên bộ pin trở thành 6p7s. Từ đó đến nay chạy ổn định không phát sinh chuyện gì nữa mặc dù chỉ là nạp ổn dòng bình thường và theo dõi điện áp cả dãy để xác định điểm đầy.

[bqviet]

Khai xuân bằng bài viết đầu tiên sau giao thừa ... hy vọng giúp ích được ai đó đang muốn dùng loại pin này chế xe điện và làm việc khác.

Nhiều người ứng dụng pin LiFePO4 vẫn làm theo hướng dẫn chung của nhiều nhà sản xuất, nạp pin theo cái cách tương tự ắc-quy chì. Cụ thể như sau
- Nạp ổn dòng CC với cường độ tiêu chuẩn là C/2 tới khi điện áp mỗi cell đạt 3,65V; giai đoạn này thường được gọi là bulk charge, đôi khi cho phép dòng tới 1C
- Nạp ổn áp CV ở 3,65V tới khi dòng nạp giảm dưới 3-5% dòng nạp tiêu chuẩn thì dừng; giai đoạn này thường được gọi là absorbtion charge để cell đầy hẳn
- Khác với ắc-quy chì, pin không cần nạp thả nổi (float charge)

Thực tế cho thấy, nạp như vậy là cách hại cell khá nhanh vì nhiều lẽ.

Thứ nhất, pin li-ion nói chung (bao gồm cả LiFePO4) bản chất đặc biệt linh hoạt (bản cực và dung dịch điện phân bên trong) nên không cần (hoặc cần rất ngắn) giai đoạn absorbtion charge để đầy hẳn. Chỉ ắc-quy chì bản chất "ù lì" mới cần giai đoạn này. Nạp có absorbtion charge đúng là làm pin đầy hẳn hoặc thậm chí đầy hơn dung lượng danh định, nhưng đồng thời cũng làm giảm tuổi thọ pin khá nhanh.

Thứ nhì, pin li-ion không cần nạp đầy hẳn. Ắc-quy chì cần nạp đầy hẳn để tránh hiện tượng sun-phát hóa bản cực (chai bản cực). Pin thì không cần thiết, thậm chí nó còn "thích" nạp vơi hơn, khi nạp vơi tuổi thọ sẽ tăng.

Thứ ba, khi một chuỗi cell mắc nối tiếp chuyển sang giai đoạn absorbtion charge, trong đám cell sẽ có cái absorb ít, có cái absorb nhiều => tăng điện áp nhanh chóng => giảm tuổi thọ. Chuyện đó nếu không dùng mạch theo dõi hoặc BMS thì không cách nào ngăn chặn được vì bộ nạp chỉ biết cấp áp cố định vào.

Vì những lẽ trên, nếu dùng bộ nạp thông dụng bán ở ngoài hoặc bộ nạp ắc-quy chì để nạp cho bộ pin nhiều cell mắc nối tiếp, chuyện giảm tuổi thọ không thể tránh khỏi.

Ví dụ xe điện 4 bình, nếu chuyển sang bộ pin 16s có dùng lại được cục nạp bình điện cũ không ? vẫn được, nhưng cái giai đoạn CV của cục nạp với điện áp 58,8 - 59V sẽ làm giảm tuổi thọ nhanh chóng : 58,8 / 16 = 3,675V. Cách tốt hơn là dùng cục nạp chuyên dụng cho pin, hoặc tốt nhất là chế lấy một cái tối ưu nhu cầu mà dùng.

[bqviet]

Vậy làm thế nào để nạp chuỗi cell LiFePO4 an toàn ? thực ra rất đơn giản, dễ dàng hơn cả ắc-quy chì lẫn các loại li-ion khác

1. Đừng mong nạp đầy hẳn từng cell hay cả chuôi cell. Bản chất điện hóa pin khiến chúng không cần và không thích nạp đầy. Vậy đừng nên nạp đầy hẳn.

2. Chỉ cần nạp cell tới 3,45V là đủ. Điện áp cell LiFePO4 rất phẳng
- 3,4V đã đầy trên 90% rồi
- 3,5V coi như đầy gần sát 100%
- Vậy 3,45V là mức vừa phải để bù trừ sai khác giữa dung lượng từng cell trong cả chuỗi, đồng thời từng cell vẫn khá đầy gần 100%; tất nhiên chuỗi cell nạp như vậy không bao giờ đầy hẳn - nhưng như đã đề cập, vài % đầy thêm không nhiều ý nghĩa
https://www.powerstream.com/lithium-...ge-voltage.htm

3. Chỉ cần nạp ổn dòng và theo dõi điện áp cả chuỗi pin. Tính tổng chuỗi cell sao cho mỗi chiếc 3,45V là dừng; cũng có thể tăng tới 3,5V nếu thực sự muốn đầy thêm. Bỏ hẳn giai đoạn absorbtion charge. Nếu dòng nạp đủ nhỏ (dưới C/5, tốt hơn cả là dòng nên nhỏ đâu đó C/12 tới C/7) thì các cell có khả năng tự cân bằng ở mức độ tương đối với nhau. Bằng cách nào đó, cùng một cường độ dòng chảy qua, cell vơi hơn có khả năng "ăn điện" nhiều hơn so với cell gần đầy. Cứ thế cả chuỗi cell, nếu nạp dòng nhỏ và không đầy hẳn, có khả năng hoạt động cùng nhau an toàn mặc dù tình trạng sai lệch chưa cân bằng giữa các cell với nhau vẫn tồn tại.

Trên đây là một số kinh ngiệm đúc kết từ hồi mới dùng LiFePO4 kết hợp với kiến thức góp nhặt từ các diễn đàn xe điện và điện mặt trời. Tuy không nhiều nhưng đủ dùng trong suốt những năm qua, cho tới nay không làm bqv thất vọng lần nào.

Charging LFP (LiFePO4) batteries to 90% SOC, or not — northernarizona-windandsun

[bqviet]

Thảo luận về hệ pin tĩnh, gần 500 trang với rất nhiều thông tin bổ ích, nếu ai đó đủ kiên nhẫn đọc hết
http://www.cruisersforum.com/forums/...nks-65069.html

[tuyennhan]

Lập trình thì mình không rành nên dùng analog thôi làm mạch dò áp pin ở vài cục trong 4 nhánh nếu lên 3,45 v thì ngắt nguồn sạc cho dễ .

[bqviet]

Lập trình thì mình không rành nên dùng analog thôi làm mạch dò áp pin ở vài cục trong 4 nhánh nếu lên 3,45 v thì ngắt nguồn sạc cho dễ .

Mạch analog cũng tốt. Hoặc dùng đồng hồ kim cũng được. Cả chuỗi cell 16s xe điện, so sánh với giá đầu tư ban đầu, thêm 1 chuyển mạch từng cell và 1 đồng hồ kim chỉ để theo dõi điện áp cũng vẫn hợp lý.

[chinhnguyen9]

Bạn bqviet mến! ý kiến bạn hay và hợp với ý định của tôi, Tôi đã nghĩ: Nnếu có 1 mach phát hiện điện áp của 1 string bất kỳ vượt 3.6V mạch sạt sẽ ngắt thì OK!
Tôi có ý tưởng dùng 16 led dán hàn tập trung lại 1 diện tích nhỏ nhất với zener phù hợp và 1 con quang trở và được bọc cản quang con quang trở sẽ thông báo tín hiệu phát hiện và để kích cắt máy sạt. Nhung mắt tôi quá kém không hàn được linh kiện dán cho dù dùng kính lúp.
Bạn nào có hứng thú và hưởng ứng thì làm để thị trường có thêm SP hổ trợ.
Tôi vừa mua một BMS 16s 35A 3.2V bị chém 450k tức anh ách, vì SP cùng loại cho Pin 3.7V chỉ có 170k ờ cùng nơi bán.
Ben Lazada đã có hàng 20s giá chỉ 400k.

[tuyennhan]

Bạn bqviet mến! ý kiến bạn hay và hợp với ý định của tôi, Tôi đã nghĩ: Nnếu có 1 mach phát hiện điện áp của 1 string bất kỳ vượt 3.6V mạch sạt sẽ ngắt thì OK!
Tôi có ý tưởng dùng 16 led dán hàn tập trung lại 1 diện tích nhỏ nhất với zener phù hợp và 1 con quang trở và được bọc cản quang con quang trở sẽ thông báo tín hiệu phát hiện và để kích cắt máy sạt. Nhung mắt tôi quá kém không hàn được linh kiện dán cho dù dùng kính lúp.
Bạn nào có hứng thú và hưởng ứng thì làm để thị trường có thêm SP hổ trợ.
Tôi vừa mua một BMS 16s 35A 3.2V bị chém 450k tức anh ách, vì SP cùng loại cho Pin 3.7V chỉ có 170k ờ cùng nơi bán.
Ben Lazada đã có hàng 20s giá chỉ 400k.

Em cũng giống bác mắt kém hàn đồ nhỏ thì run tay khó hàn nên em sẽ thay led dán bằng opto quang nó có thêm con trans bên trong nên dễ tăng điện áp kích ngắt hơn . Còn ý riêng thì em tính ráp mạch so áp 16 s dùng 6324 hay ic số 16 s thì dùng 4 ic nguyên lý là đặt trước 1 áp cố định ví dụ 3,4 v vào 1 cổng vào cổng còn lại nối với + 1 cục pin khi áp cổng này lên tới 3,4 v đầu ra sẽ có áp vcc kích rờ le ngắt nguồn sạc .

Nếu không có thời gian lắp và thử mạch mà bộ BMS 35 A dùng tốt thì cũng đáng mua với giá 450 k bác ạ .

[chinhnguyen9]

Chào bạn tuyennhan! Vấn đề ở đây là ta có nhu cầu đoc áp ở 16 điểm với điện thế so với GND ở 16 tầng khác nhau có IC nào làm được điều đó? thì quá hay.
Nếu ta ldùng LM339 nó đọc và so áp được 4 cồng nuôi bằng nguồn 12V lấy từ 4 điểm 4s;8s;12svà 16s của string thì cũng được thì ta phải dùng 4 con như vây mới đủ ,sau đó ta còn phải gom 16 tin hiệu ra thành 1tín hiệu kịch mạch ngắt relay dòng ra hoặc vao của bộ sạt.
Và giá thành bộ này cao hơn ý tường dùng led và quang trở. Nó làm một lúc 3 việc dò, so và gom 16 tín hiệu thành 1 và sơ độ mạch là tối đơn giản.