Doğrulama 3S · INR18650A28

Sonuç

Aynı başlangıç (3 hücre %20 SOC, 25 °C), iki devre revizyonu. Rakamlar bu sayfa açılırken simülasyonla üretilir.

Hücre modeli, datasheet'e karşı

Noktalar: ASPİLSAN A28 datasheet'indeki 0.5C CC/CV şarj grafiğinden sayısallaştırılan değerler. Çizgiler: aynı test koşulunda modelin çıktısı (1.4 A → 4.20 V → 140 mA, 25 °C).

Deşarj: model, datasheet'e karşı

Datasheet'in "C-rate Dependency" grafiğindeki 2.9 A (≈1C) eğrisi; tam dolu hücre, 25 °C, 2.5 V'a kadar. Model aynı koşulda. Son %5'lik dizde model biraz yüksek kalıyor: OCV eğrisi şarj grafiğinden türetildi ve düşük SOC'ta gerçek hücrede şarj/deşarj histerezisi var.

Rev A ve Rev B, normal şarj

Rev A'da 1 Ω low-side şönt, Arduino'nun paket gerilimini I·R kadar yüksek okumasına yol açıyor (kesikli çizgi). "12.6 V" okunduğunda gerçek paket ~11.6 V. CV'ye geçilince doğrudan FB kontrolü çıkışı kesiyor, akım 0 okunuyor ve onay süresi olmadığı için şarj hemen "tamam" sayılıyor.

✓ beklenen güvenli davranış · ! güvenli ama performans kaybı · ✕ güvenlik ya da işlev sorunu. Her senaryo en fazla 5 saat simüle edilir.

Hangi karar neye mal oluyor?

Rev B'den başlanır ve Rev A'daki kararlardan yalnızca biri geri alınır. Böylece her kararın etkisi ayrı ayrı görülür.

BMS'in etkisi: 30 çevrim

Hücreler aynı partiden ama birebir aynı değil: kapasite %100 / %98.5 / %97, iç direnç 1.00 / 1.07 / 0.96, kendi kendine boşalma ayda %2.0 / %3.0 / %2.2, coulomb verimi farkı çevrim başına ~%0.04. Her çevrim: şarj → 30 dk dinlenme → 2.9 A kullanım (cihaz paket 9.0 V'ta keser) → 7 gün depolama. Seri pakette her hücreden aynı akım geçtiği için bu farklar SOC'u zamanla kaydırır; BMS'in pasif balansı bunu her şarj sonunda geri toplar.

Alternatif mimari: MOSFET matrisi

Aynı dengesiz paket (%40 / %25 / %18) önce şarj edilip, 10 dk dinlendirilip 2.9 A ile kullanılıyor. Rev B'de hücreler seri şarj edilir; en dolu hücre 4.20 V'a ulaşınca şarj biter. Matriste hücreler paralel şarj edildiği için hepsi aynı gerilimde dolar. Ayrıntılar ve canlı simülasyon: alternatif.html.

Bedeli: 8 ana + 2 ön eşitleme MOSFET'i ve izoleli gate sürücüleri; standart 3S BMS kullanılamaz. Seri ve paralel anahtarlar aynı anda iletirse ≈ 85 A kısa devre oluşur, yani donanımsal kilitleme şarttır. Paralel akım paylaşımı yol direncine bağlı olduğundan eşit değildir (H1 > H2 > H3). Yaşlı ya da düşük kapasiteli bir hücre, seri kullanımda iki mimaride de kapasiteyi sınırlar.

Model varsayımları ve sınırlar

• Hücre: 1RC Thevenin (R0 30 mΩ, R1 20 mΩ, τ 45 s), 2.83 Ah. R0+R1, datasheet'teki CV akım sönüm süresine (1.4 → 0.14 A ≈ 16.5 dk) oturuyor. Datasheet ACIR ≤ 20 mΩ (1 kHz); DC direnç tipik olarak 1.5–2.5 katıdır.
• OCV–SOC: datasheet CC eğrisinden I·R düşümü çıkarılarak türetildi. Histerezis ve yaşlanma modellenmedi; yaşlanma senaryosunda kapasite ve direnç ölçeklenir.
• Sıcaklık: hücre başına 44.5 J/K ve 15 K/W. 1C'de datasheet ile uyumlu (≈ +6 K); 2C üstünde ısınmayı olduğundan fazla gösterir.
• XL4015: ortalama model (datasheet: V_FB 1.225–1.275 V, VFB = 0 V'ta duty %100, min. düşüm 0.3 V). Anahtarlama dalgalanması yok. PWM arabirimi TI SLVA861 Denk. 3: Vout = V_tavan − R_üst·max(0, V_PWM − V_D − 1.25)/(R4 + R3); CV potu yerine sabit R_üst: V_tavan = V_FB·(1 + R_üst/R_alt), R_alt 1 kΩ, R_üst ölçülerek 12.60 V'a düzeltilmiş (ayarsızken V_FB ±%2 → 12.37–12.88 V); R3 5.1 kΩ, R4 1 kΩ, D1 1N4148.
• BMS: tipik 3S balanslı kart (OVP 4.25 V / 1 s, bırakma 4.15 V, UVP 2.50 V, ≥ 4.18 V'ta 60 mA balans). Kullanılan kartın kendi eşikleri girilmelidir.
• Ölçüm: 10-bit ADC, referans 5 V hattı, ±0.5 LSB gürültü, 16 örnek ortalama. Rev B: 0.1 Ω low-side şönt + LM358 ×10 (3 mV ofset, açılışta sıfırlanır), 10k/4.7k bölücü (%1.2 oran hatası), multimetreyle tek nokta kalibrasyon (kalan %0.1). Karşılaştırma için INA219: 4 mV / 0.1 mA LSB, %0.3 kazanç hatası.
• Kapsam: şarj 0–4 A, deşarj ≤ 3 A, −10…60 °C. Kontrol mantığı ve sistem davranışı simülasyonudur; SPICE analizi veya güvenlik sertifikasyonu yerine geçmez. Aynı kontroller: node tests/run-tests.js