2S 20C 리튬 폴리머 (LiPo) 배터리로 구동되는 소형 로봇 용 충전 시스템을 설계하려고했습니다 . 내가 온라인에서 읽은 모든 것을 믿어야했는데 LiPo가 잠에서 나를 죽이고 생명을 구할 수 있다고 믿습니다. LiPo 배터리를 사용할만큼 용감한 사람이라면 "무인 상태로 두지 말고", "가연성 또는 전도성 표면 위에 충전하지 마십시오", " 1C 보다 빠른 속도로 충전하지 마십시오"라는 일반적인 조언이 있습니다  .

왜 이것이 신중한 지 이해하지만 LiPo 배터리의 실제 위험은 무엇입니까?

거의 모든 휴대 전화 (Android 및 iPhone 모두)에 LiPo 배터리가 포함되어 있습니다. LiPo 배터리는 저를 포함하여 대부분의 사람들이 무인 상태로 충전하는 경우가 많습니다. 그러나 휴대 전화가 폭발해서 누군가가 화염에 터지는 것에 대해 들어 본 적이 없습니다. 그렇습니다, 나는 이상한 사고가 있다는 것을 알고 있습니다. 그러나 현대 LiPo 배터리는 얼마나 위험합니까? 왜 그렇게 많은 온라인 주석가가 독립형 LiPo 배터리를 폭탄이 터지는 것을 기다리는 것처럼 취급하지만 LiPo가 주머니에 앉아 있다고 생각하지 않습니까?

모든 휴대 전화 (노트북 및 충전식 배터리가 장착 된 거의 모든 것)는 LiIon / LiPo (본 토론에서는 본질적으로 동등 함)를 사용합니다. 실제 상황에서 리튬 이온과 리튬 폴리머는 널리 사용되는 가장 안전한 배터리 화학 물질입니다.

그리고이 유비쿼터스 화학이 당신이나 가족을 여러 번 살해하지 않은 유일한 이유는이 세포 들이 무인 충전 되지 않기 때문 입니다. 개인적으로 참석하지 않을 수도 있지만 리튬 이온 배터리는 배터리 팩에 영구적으로 통합 된 상당한 양의 보호 및 모니터링 회로를 갖추고 있습니다. 게이트 키퍼 역할을합니다. 배터리의 모든 셀을 모니터링합니다.

• 출력 단자를 분리하고 과충전되는 것을 방지합니다.
• 너무 높은 전류에서 방전되면 출력을 차단합니다.
• 이 경우는 출력을 차단 료를 너무 높은 전류에서.
• 셀 중 하나라도 잘못되면 출력이 끊어집니다.
• 셀이 너무 뜨거워지면 출력 연결이 끊어집니다.
• 셀 중 하나라도 과방 전되면 출력이 끊어집니다 (그리고 영구적으로-리튬 이온 배터리를 너무 오래 충전하지 않으면 더 이상 충전되지 않습니다. 효과적으로 파괴되고 보호됩니다) 회로는 셀 충전을 허용하지 않습니다).

실제로, 모든 단일 전화 배터리, 랩탑 배터리, * 충전식 리튬 화학 물질 인 배터리가 무엇이든 배터리에 대해 얻을 수있는 '무인'과는 정반대입니다.

그리고 추가적인 문제가 발생하는 이유는 리튬 이온 배터리 가 실제로 그렇게 위험하기 때문 입니다. 그들은 필요한 안전을 위해 보호 회로를, 그들은 심지어 원격으로 안전하게없는 것은 아니다. NiMH 또는 NiCad 와 같은 다른 화학 물질은 모니터링없이 베어 셀처럼 비교적 안전하게 사용할 수 있습니다. 그들이 너무 뜨거워지면, (나에게 개인적으로 일어난) 통풍구가 생길 수 있으며, 놀랍지 만 집을 태워 버리지 않거나 화상 장치에서 장기간 머 무르지 않을 것입니다. 리튬-이온 배터리는 두 가지를 모두 수행 할 수 있으며 이는 거의 유일한 결과입니다. 아이러니하게도, 리튬 이온 배터리는 가장 위험한 배터리 화학 물질이되어 가장 안전한 패키지 배터리가되었습니다.

실제로 무엇이 그렇게 위험한지 궁금 할 것입니다.

납이 함유되거나 NiMH 또는 NiCad와 같은 다른 배터리 화학 물질은 열이 내부 압력을 발생 시키지만 실온에서 가압되지 않습니다. 또한 불연성 수성 전해질도 있습니다. 이들은 비교적 느린 산화 / 환원 반응의 형태로 에너지를 저장하는데, 에너지 방출 속도가 너무 낮아 6 피트의 불꽃을 방출 할 수 없다. 아니면 정말 화염.

리튬 이온 배터리는 근본적으로 다릅니다. 그들은 봄처럼 에너지를 저장합니다. 그것은 은유가 아닙니다. 두 스프링처럼 리튬 이온은 공유 결합 된 양극 물질의 원자들 사이에서 강제되어 이들을 밀어 내고 결합을 '스트레칭'하여 에너지를 저장한다. 이 과정을 intercalation 이라고 합니다. 방전시, 리튬 이온은 양극에서 음극으로 이동한다. 이것은 매우 많은 전기 기계식이며, 양극과 음극 모두 이것으로부터 상당한 기계적 변형을 경험합니다.

실제로, 양극과 음극 모두 배터리의 충전 상태에 따라 물리량을 증가 시키거나 감소시킨다. 그러나 이러한 부피 변화는 고르지 않으므로 완전히 충전 된 리튬 이온 배터리는 실제로 용기 나 다른 부분에 무리가없는 압력을가합니다. 리튬-이온 배터리는 다른 화학과 달리 일반적으로 많은 내부 압력을받습니다.

또 다른 문제는 전해질이 휘발성의 가연성 용매이므로 매우 강력하고 쉽게 타는 것입니다.

리튬 이온 전지의 복잡한 화학은 완전히 이해되지 않았으며, 반응성과 내재 된 위험 수준이 다른 몇 가지 화학이 있지만 에너지 밀도가 높은 화학 물질은 모두 열 폭주를 겪을 수 있습니다. 기본적으로 리튬 이온이 너무 뜨거워지면 리튬 이온이 음극에 금속 산화물로 저장된 산소와 반응하기 시작하고 훨씬 더 많은 열을 방출하여 반응이 더욱 가속화됩니다.

필연적으로 결과는 자체 발화되고 고인 화성 솔벤트 전해질 자체를 분사하며 즉시 산소를 공급할 수있는 즉시 발화되는 배터리입니다. 그것은 단지 보너스 화재 일 뿐이지 만, 내부에 충분한 산소가 저장되어있는 리튬 금속으로부터 여전히 많은 화재가 발생하고 있습니다.

그들이 너무 뜨거워지면 그렇게됩니다. 과충전되면 불안정 해지고 기계적 충격으로 인해 수류탄처럼 떨어질 수 있습니다. 이들이 과방 전되면, 캐소드 내의 일부 금속은 비가 역적 화학 반응을 겪고 금속 분로를 형성 할 것이다. 이러한 션트는 충전이 배터리 중 일부에 의해 구멍을 뚫을 정도로 배터리의 일부가 확장 될 때까지 보이지 않으며, 데드 쇼트가 발생하여 화재 등이 발생할 수 있습니다. 리튬 이온 고장 모드 사랑.

따라서 명확하게 말하면 과충전은 물론 과방 전이 발생하기 때문에 배터리는 많은 양의 에너지를 다시 펌핑 할 때까지 기다릴 것입니다. .

그것은 소비자 용 배터리를 포함합니다. 그러나이 모든 보호 회로는 높은 드레인 어플리케이션의 위험을 완화 할 수 없습니다. 높은 드레인은 적은 양의 열을 발생시키지 않으며 (더 나쁘게) 더 걱정하며 양극과 음극에 엄청난 양의 기계적 스트레스를 일으 킵니다. 균열은 형성되고 넓어 질 수 있으며, 운이 좋지 않으면 불안정 해 지거나 수명이 너무 짧지 않으면 수명이 짧아 질 수 있습니다. 그렇기 때문에 LiPos가 'C'등급으로 표시되거나 얼마나 빨리 안전하게 방전 될 수 있습니까? 안전과 많은 제조업체가 단순히 배터리의 C 등급에 대해 거짓말을하기 때문에 이러한 등급을 진지하게 받아들이고 등급을 낮추십시오.

그럼에도 불구하고 때로는 RC Lipo가 아무 이유없이 불꽃으로 터질 것입니다. 자동으로 경고하지 않고 그 밖의 모든 것을 경고하려면 경고에 유의해야합니다. 집을 태우지 못하게 막을 수있는 안전 백을 구입해야합니다 (아마도 당신이나 사랑하는 사람과 함께). 위험이 매우 낮더라도 발생할 수있는 피해는 엄청 나며, 피해 가능성의 대부분을 완화하는 데 필요한 조치는 사소한 것입니다.

당신이 듣고있는 모든 것을 무시하지 마십시오. LiPos를 존중하는 법을 배운 사람들로부터 왔으며, 당신도 그렇게해야합니다. 피하고 싶은 것은 온라인과 오프라인에서 동료 대신 리튬 이온 배터리로이 수업을받는 것입니다. 후자는 포럼에서 당신을 화나게 할 수 있지만, 전자는 말 그대로 당신을 화나게 할 것입니다.

폭발하는 물건의 비디오를 보자!

그들이 어떻게 실패하는지 좀 더 자세히 살펴 보겠습니다. 메커니즘에 대해 이야기했지만 실제로 어떻게됩니까? 리튬-이온 배터리에는 실제로 하나의 고장 모드 만 있습니다. 폭발 모드는 몇 초 동안 거대한 화염 제트에서 폭발적으로 엄청난 양의 화재를 쏘고 나서 그 후 몇 분 동안 일반적인 연소 관련 활동을 계속합니다. 이것은 화학적 화재이므로 소화 할 수 없습니다 (리튬 이온 배터리는 공간의 진공 상태에서도 여전히 많은 양의 화재를 뿜어냅니다. 산화제는 내부에 포함되어 있기 때문에 공기 나 산소가 필요하지 않습니다). 아, 그리고 리튬에 물을 던지는 것은 최소한 화재 감소 측면에서 좋지 않습니다 .

다음은 실패 사례에 대한 '가장 큰 조회수'목록입니다. 적절한 안전 조치를 취하더라도 고 배수 RC 경우에 종종 발생합니다. 높은 드레인 애플리케이션을 훨씬 더 안전하고 낮은 전화 전류와 비교하는 것은 전혀 유효하지 않습니다. 수백 암페어 ≠ 수백 밀리 암페어.

RC 비행기 고장.

나이프는 스마트 폰 크기의 배터리를 찌릅니다.

과충전 된 LiPo는 자발적으로 폭발합니다.

열 폭주 상태의 노트북 배터리를 가볍게 누르면 폭발 할 수 있습니다.

Lipo 배터리를 안전하게 사용하려면 대량의 화학 및 / 또는 전기 에너지를 저장하고 신속하게 방출 할 수있는 것과 동일한 방식으로 배터리를 취급해야합니다. 배터리가 클수록 내부 저항이 낮을수록 (예 : 높은 C 등급) 조심해야합니다. 가솔린을 안전하게 사용할 수있는 것처럼 안전하게 사용할 수 있지만 그렇게하려면 작동 방식과 실패 방법에 대해 알아야합니다.

예를 들어 Tesla 배터리가 교체 할 가스 탱크와 동일한 수준의 위험을 가지고 있다는 것은 놀라운 일이 아닙니다. 두 배터리 모두 필요할 때 빠르게 방출 될 수있는 많은 에너지를 저장합니다. 실제로 Tesla 배터리는 작은 가스 / 석유 탱크의 에너지 만 보유하고 더 많은 안전 점검을 받았기 때문에 다소 거짓말을합니다.

나는 고성능 R / C 비행기와 헬리콥터 (최대 90C 배터리)에서 약 15 년 동안 대형 Lipo 배터리를 안전하게 사용했습니다 (저는 얼리 어답터였습니다.). 나는 과거에 팩이 실패하는 것을 보았지만 우리가 팩을 존중하는 법을 배웠기 때문에 지금은 거의 없습니다. 가장자리에서 생활을 배웠습니다. :)

고장 모드

가장 일반적인 실패 모드는 다음과 같습니다.

• 물리적 손상 (이로 인해 내부적으로 단락 됨)
• 과충전 (충전 / 잘못된 충전기로 인한)
• 높은 방전 전류로 인한 과열 (퍼핑 팩 또는 열이 실제로 높은 경우 악화됨)

내가들은 적이 있지만 가장 눈에 띄지 않는 실패 모드는 다음과 같습니다.

• 내부 단락을 일으킨 거친 제조로 인한 자발적 세포 고장 (일반적으로 물리적 충격에 의해 악화되지만 항상 그런 것은 아님)

위의 모든 실패 모드 목록은 "연기 배출"또는 "화염 배출"이 될 수 있습니다. 휘발성 전해질이 적은 최신 지방 제거술은 "연기 배출"이 가능하지만 확신 할 수는 없습니다. 따라서 더 나쁜 경우를 계획해야합니다.

표준 운영 절차 (SOP)

다음은 내가 사용하는 고 방전 (모든 R / C 팩이 고 방전) 베어 리포 팩을 사용하기위한 최소 표준 작동 절차 (SOP)입니다.

물리적 보호

• 세포는 물리적 손상으로부터 보호되어야합니다
• 환경이 거칠다면 R / C 자동차 하드 팩 (소프트 리 포스 주변의 탄소 섬유 케이스)을 고려하십시오.
• 세포는 사용 전후에 물리적 손상이 있는지 검사해야합니다
• 어떤 셀이 물리적으로 어떤 방식 으로든 손상된 경우, 화재 방지 구역으로 이동 한 다음 셀당 2 볼트 이하로 천천히 방전 (1C) 한 다음 안전하게 폐기해야합니다 (손상된 셀은 다시 안전한 것으로 간주되지 않아야 함) )
• 손상된 세포를 운송하지 마십시오. 당신이 확실하지 않은 심지가 아직 사라져서 언제라도 사라질 수있는 불꽃을 다룰 때와 동일한 존중으로 그들을 대하십시오!

그런데 @metacolin이 쓴 것과 달리 Lipo를 저전압으로 방전하는 것이 안전하며 팩을 폐기하기 전에 수행하는 것이 좋습니다. 안전을 위해 팩에서 모든 화학 에너지를 제거하려고합니다. 안전하지 않은 것은 2V 미만의 셀을 방전 한 다음 충전하는 것입니다. 저전압 셀을 충전하면 리튬이 도금되어 셀이 불안정해질 수 있습니다.

충전 (안전에 가장 중요한 시간입니다)

• 가연성 물질로부터 연기를 피하십시오.
• 충전 중에 각 셀을 개별적으로 모니터링해야합니다. "균형"충전 방식의 고품질 R / C 충전기가이를 수행합니다.
• 충전하기 전에 셀 전압을 확인하십시오 (품질 R / C 충전기가 자동으로 수행 함). 셀이 3V 미만인 경우 팩을 의심스럽게 취급하고 천천히 충전하여 회복되는지 확인하십시오.
• 셀 전압이 2V 미만인 경우 충전하지 마십시오 (품질 충전기가 자동으로 수행함). 한 셀이 2V 아래로 떨어지면 리튬 금속이 도금되어 후속 충전 중에 셀이 불안정해질 수 있으므로 더 이상 충전하는 것이 안전하지 않습니다.
• 전압 교정이 좋은 저가형 충전기를 사용하지 마십시오

방전

• 너무 많은 열을 축적하는 빠른 방전은 문제입니다. 아래의 열 토론을 참조하십시오
• 과방 전은 안전합니다 ... 한 번; 그러나 다시 충전하지 마십시오. 위의 충전 토론 참조

열

• 셀이 뜨거워지지 않도록하십시오 (급속 방전, 급속 충전, 햇볕에 앉기 등) 45 섭씨 온도는 내가 견딜 수있는 절대 최대 값이지만 섭씨 35도 이하가 훨씬 좋습니다.
• 너무 차가운 전지를 방전 시키거나 충전하지 마십시오. 세포를 먼저 데우십시오 ... 세포는 약 10 섭씨에서 30 섭씨 사이에서 가장 잘 작동합니다. 그들이 너무 추울 때 리튬 도금을 사용하면 리튬 도금은 다시 문제가 될 수 있습니다

장수

• 셀을 오랫동안 지속 시키려면 (캘린더) Lipo 배터리의 80/20 규칙을 따르는 것이 가장 좋습니다. 즉, 용량을 20 % 이하 또는 80 % 이상으로 방전하지 않습니다. 이것이 현대식 배터리 관리 시스템 (BMS)의 기능입니다 (예 : Tesla, iPhone 등)
• 배터리를 일주일 이상 보관할 경우 배터리 당 약 60 % 용량으로 균형을 유지해야합니다 (좋은 R / C 충전기가 자동으로이를 수행 할 수 있음).

질문에 대한 최종 생각

따라서 안전한 SOP를 개발하고 위험을 완화하기위한 조치를 취하면 로봇에서 Lipo를 사용할 수 있습니다. 안전한 SOP를 완전히 이해하기 전까지는 자체 충전기 또는 BMS를 만드는 것도 고려하지 않습니다. 똑똑한 사람들은 몇 년 동안 그런 것들을 보냈습니다.

그렇지 않으면 설계 요구에 따라 단순한 NiMh SLA 배터리가 사용자의 요구를 충족시킬 수 있습니다. 그러나 NiMh 및 SLA 배터리도 따라야 할 자체 SOP가 있습니다. 예를 들어 NiMh 셀은 과충전되고 압력 밸브가 고장난 경우 충전 중 압력으로 인해 폭발 할 수 있습니다. SLA는 수소 가스를 생성합니다! 충전하는 동안 ... 통풍이 잘되어야합니다.

유용한 모든 것이 위험 할 수 있음을 기억하십시오. 리포는 요리사 칼이나 등유로 가득 찬 비행기 날개보다 나쁘지 않습니다. 비결은 그것들을 모두 현명하게 사용하는 법을 배우는 것입니다.

편집 : 잘못된 정보에 직면

신화 1

@metacollin은 Lipo "애노드 및 캐소드가 상당한 기계적 변형을 경험합니다"라고 기록합니다.

거짓 ... 리튬 폴리머 셀은 정상 작동 중에 큰 스트레스를 받지 않습니다 . 이것이 플라스틱 파우치에 포장 될 수있는 이유입니다.

그러나 내 말을 받아들이지 마십시오. 이 전문가가 10:00에 말하는 것을보십시오. (스포일러 경고 : 그는 그 영향을 "양성"이라고 부릅니다.)

https://www.youtube.com/watch?v=pxP0Cu00sZs

추신 : 나는 여기에 누군가가 전문가 인 것처럼 정보를 원하거나 전문가를 원한다면 전체 비디오를 보는 것이 좋습니다.

NiMh 또는 NiCd 화학은 사실 변형 / 압력 형성과 관련하여 더 위험합니다. 둘 다 과충전되면 과도한 산소를 생성 할 수 있습니다. 이것이 NiMh 및 NiCd 셀이 LiPo와 같은 플라스틱 용기가 아닌 안전 통풍구가있는 둥근 금속 캔에 포함 된 이유 중 하나입니다. 이 사양을 읽으십시오. 전체 설명 시트 :

http://data.energizer.com/PDFs/nickelmetalhydride_appman.pdf

신화 2

@metacollin은 "안전한 보호 회로가 필요하며 보안 회로가 없으면 원격으로 안전하지도 않습니다."

맞습니다 . 그러나 중요한 것은 완전한 배터리 시스템 과 충전이 함께 작동하여 배터리의 모든 셀이 사양에 맞게 작동하는 것입니다. 이 작업을 수행하는 데는 여러 가지 방법 (토폴로지)이 있습니다.

1. 셀당 "보호"회로를 포함하고 충전기 나 사용자가 사양을 준수하지 않도록하십시오. "보호"회로는 다음을 수행합니다.
   • 전류가 너무 높아지면 셀 (개방 회로)을 끄십시오
   • 전압이 너무 낮아지면 셀을 끄십시오
   • 전압이 너무 높아지면 셀을 끄십시오

셀 장착 "보호"회로는 크기가 제한 될 수 있기 때문에 일반적으로 저 전류 시나리오에만 적합합니다.

2. 또는 스마트 밸런스드 충전기로 항상 사용하는 한 베어 셀을 사용할 수 있습니다.
   • 전압이 너무 낮 으면 충전 거부
   • 충전 전압이 너무 높아지지 않도록 보장

퓨즈를 원할 경우 팩과 함께 적절한 퓨즈를 배치 할 수 있습니다.

R / C 사용자는 배터리를 최대한 가볍게하고 높은 전류를 공급할 수 있기를 원합니다.

3. 궁극적 인 전략은보다 완벽한 배터리 관리 시스템 (BMS)에 연결된 베어 셀을 사용하는 것입니다. BMS는 최적화하는 매개 변수에 따라 다양한 토폴로지를 가질 수 있습니다. BMS는 기능 추가 (예 : 충전 상태 표시기) 및 작동 매개 변수를 제어하여 배터리 수명을 늘리는 등 안전하지 않은 관련 작업을 수행 할 수도 있습니다. 현대 전기 자동차와 전기 자전거는 BMS ( "보호 된"셀이 아님)를 사용합니다. 또한 LiPo가 내장 된 최신 가전 제품은 보호 셀 사용에서 BMS 사용으로 전환했습니다. 예 : iPhone, iPod 등

안전 측면에서 이러한 모든 설정은 완전한 시스템 과 동일한 작업을 수행합니다 . 그들은 다른 매개 변수에 최적화되어 있기 때문에 다른 방식으로 수행합니다.

대기업이 LiPo 충전기를 만들고 싶을 때 다음과 같은 이점이 있습니다.

A. 전문가에게 직원을두고 광범위한 작동 조건에서 충전기가 안전하게 작동하는지 확인하기 위해 광범위한 테스트를 수행하십시오.

B. 동일한 수준의 관리가 제공되는 사전 제작 된 IC 또는 어셈블리를 구입하십시오.

C. 그들이하고있는 일을 아는 사람들에게 작업을 하청하십시오.

집에서 충전 회로를 구축 할 때는 이러한 작업을 수행하지 않습니다.

YouTube 검색에서 알 수 있듯이 LiPo 배터리는 확실히 폭발 할 수 있습니다. 당신은 적극적으로 손톱 또는 함께 배터리를 파괴하는 사람들이 찾을 도끼를 , 그러나 당신은 또한 같은보다 현실적인 예를 찾을 수 있습니다 이것 때문에 충전 문제로 격렬하게 불꽃 분출 RC 항공기를.

따라서 경고-인터넷 사용자는 수제 충전 회로가 항상 안전하게 작동한다고 보장 할 수 없으며 LiPo의 고장 모드는 "폭탄"입니다. 결국 많은 폭탄이 빠르게 방출됩니다.

[질문이 핫리스트에서 빠져 나감에 따라이 늦은 답변은 거의 노출되지 않을 수 있지만, 랩톱 및 휴대폰과 같은 장치의 포괄적 인 안전 기능과 일반적으로 훨씬 덜 포괄적 인 안전 간의 대비를 더욱 강조하는 것이 필수적이라고 생각합니다. 애호가 또는 DIY 기기의 기능.]

인용하는 심각한 안전 경고를 평가할 때는 상황이 필수적입니다. 배터리 관리 / 보호 회로가 긴밀하게 통합되어 노트북을 안전하게 보호하는 랩톱 및 휴대폰 (유명한 제조업체의)과 같은 장치를 대상으로하지 않습니다. 오히려 원격 제어 차량, 비행기 등에 전력을 공급하기 위해 RC 취미에 사용되는 보호되지 않은 LiPo 셀과 같이 덜 안전한 장치를 대상으로합니다. 아래에서 이러한 안전의 차이점에 대해 자세히 살펴 보겠습니다.

소비자에게 친숙한 다른 배터리 화학과 달리 리튬 이온 화학 기반 배터리는 본질적으로 훨씬 휘발성입니다. 따라서 치명적인 고장으로부터 배터리를 보호하기 위해 매우 신중하게 설계된 배터리 관리 회로가 필요합니다 . 여기에는 위험한 상태 (과충전, 과충전, 과열, 과전류 등)에 도달하지 못하게하는 메커니즘이 포함되며, 위험한 조건이 발생할 때 (예 : FET, PTC 또는 원샷 퓨즈를 통해) 비활성화 할 수 있습니다. 이러한 논리에는 임박한 심각한 오류 (예 : 내부 단락, 열 폭주로 이어질 수 있음)를 예측하기 위해 셀 상태를 지속적으로 모니터링하는 정교한 알고리즘이 포함될 수도 있습니다.

대부분의 사용자 조립 취미 / DIY 장치와 달리 랩톱 및 휴대폰의 경우 제조업체는 전체 배터리 전원 하위 시스템을 제어 할 수 있으므로 정교한 내결함성 보호 메커니즘을 포함하여 매우 긴밀하게 통합 된 시스템을 설계 할 수 있습니다. 이러한 설계는 오랜 기간 테스트를 거친 업계 표준을 따르며 결함 수준 분석 또는 FMEA = 고장 모드 및 영향 분석과 같은 여러 수준의 중복성 및 포괄적 인 고장 분석 방법을 사용 합니다.

이러한 분석 의 종합 성에 놀랄 수 있습니다 . 예를 들어 , 애완 동물이 기기 (PC)에서 소변을 보는 경우를 포함하여 IEEE 1625 2004 에서 고려 된 96 가지 중 2 가지가 아래에 있습니다 .

예를 들어, 산업 표준에 따라 사용 된 높은 수준의 결함 보호 중복에 놀랄 수도 있습니다. 랩탑 배터리는 치명적인 과충전을 방지하기 위해 충전 FET를 끄는 최소한 두 가지 독립적 인 방법을 구현해야합니다. 또한 두 가지 방법 모두 실패하면 오류 방지 화학 퓨즈가 끊어 져야합니다. 이것은 단락으로 인해 배터리 전압이 매우 낮아지는 등의 극한 조건에서도 작동 할 수있는 특수 전압 트리거 식 3 단자 퓨즈입니다.

위의 내용을 최종 사용자 가 배터리 하위 시스템의 구성 요소를 통합하고 함께 안전하게 작동하도록하는 책임이 있는 DIY 프로젝트 또는 RC 취미와 대조하십시오 (구성 요소는 셀, BMS / PCM 보호 보드, 장치 및 충전기 임). 그러한 것을 방해하는 많은 장애물이 있습니다. 사용자에게 충분한 지식이 부족할 수 있습니다. 사용자는 일반적으로 소비자가 이용할 수없는 데이터 시트 및 기술 정보에 대한 액세스 권한이 부족할 수 있습니다 (셀 제조업체는 직접 소비자 사용을 강력히 권장하지 않습니다. 예를 들어 최근 Sony는 Sony 18650 셀을 판매하는 NYC Vaping Store에 주문을 중단하고 희망 명령을 보냈습니다-아래 참조) . SBS 와 같은 표준 통신 프로토콜 부족 = 스마트 배터리 시스템 RC / 취미 환경에서는 하위 시스템 간의 통신이 제한되어 랩톱과 같은 정교한 안전 메커니즘을 설계하기가 훨씬 어려워집니다.

실제 사례 는 다음과 같습니다 . TI의 배터리 가스 게이지 지원 포럼의 질문입니다.

이 화학 퓨즈가 리튬 이온 배터리 팩의 필수 요소인지 궁금합니다. 나는 중국 리튬 이온 팩 공급 업체와 함께 일하고 있는데, bq20z45-R1 연료 게이지 IC를 기반으로 팩 디자인을 만들었지 만 화학 퓨즈 회로는 없었습니다. 또한 bq29412와 같은 2 차 과전압 보호 IC는 없었습니다. 상용 Li- 이온 배터리 팩 응용 제품에는 Chemical Fuse 및 bq29412 (또는 유사한 IC)가 필요합니까? 규제 요건이 있습니까? BTW, 저는 의료 기기 디자인을 연구하고 있습니다.

위에는 위에서 설명한 2 차 및 3 차 과충전 방지 기능이없는 배터리 팩의 예가 있습니다. 이러한 안전 기능의 생략은 많은 저렴한 배터리 관리 시스템에서 일반적입니다. 구현 된 보호 수준을 크게 과장하는 야간 중국 제조업체 중 일부는 말할 것도 없습니다. 이러한 누락을 인식하고 그 결과를 이해하려면 최종 사용자가 엔지니어 인 경우 해당 분야에 대한 충분한 배경 ​​지식이 있어야합니다. 이러한 결함이 있으면 심각한 안전 결함이있는 설계로 이어질 수 있습니다. LG, Panasonic, Samsung, Sanyo 및 Sony와 같은 유명 셀 제조업체는 소비자와 직접 거래를 거부하는 이유입니다. 안전한 설계를 보장 할 충분한 지식이 없으면 위험이 너무 큽니다.

아래는 위에서 언급 한 소니 편지 입니다. 이는 느슨한 셀의 소비자 사용으로 인한 심각한 안전 위험과 관련하여 평판이 좋은 셀 제조업체의 태도의 전형입니다.

편의를 위해 아래는 편지에 제공된 링크입니다.

전자 담배 화재 및 폭발 , 미국 소방청, FEMA, 2014 년 10 월

배터리 안전 , 소비자 기술 협회.

모든 훌륭한 답변. 여기 짧은 것이 있습니다. 7.4 볼트 5 암페어-시간 배터리는 37 와트-시간의 에너지 또는 133,200 주울을 갖는다. .357 매그넘의 873 줄 총구 에너지와 비교하십시오. 속임수는 과열이나 분쇄로 한 번에 무리하게 방치하지 않는 것입니다.

정보가 오래되었다고 생각합니다.

RC 비행기를 타는 동료가있었습니다. 그들은 가볍고 많은 힘을 가지고 있기 때문에 LiIon 기술을 초기에 채택했습니다.

그는 두 가지 실패 모드가 있었으며 그 중 하나는 소각이었습니다. 비행기는 비행 중에 불 덩어리에서 말 그대로 폭발합니다.

결국 상용 셀은 법률에 따라 판매 가능한 장치에 통합 된 여러 가지 다른 안전 기능을 가지고 있습니다.

그들은 당신이 하나를 부수거나 깨지거나 너무 뜨거워지지 않는 한 안전합니다. 열 제어 는 완성 된 장치 설계의 일부입니다. 통풍이 잘되지 않거나 열 융합이 부적절하여 중요하게 작동 할 수 있습니다. 일부 최신 제품, 특히 올바르게 설계된 장치 에 통합되지 않고 취급 할 수있는 내구성이없는 "백 셀"은 그다지 안전하지 않습니다 .

따라서 안전하게 사용하는 방법을 배우고 디자인에 선택한 부품의 특정 세부 사항을 배우십시오.