Het opladen van lithium batterijen wordt over het algemeen beschouwd als een riskant proces. Dit document beschrijft de risico's en hoe een oplaadoplossing dit risico kan verminderen.
Het grootste risico bij het opladen van lithiumbatterijen is dat ze vlam vatten. Dit risico kan worden begrepen door te kijken naar de kans dat een batterij vlam vat en de impact van zo'n brand.
De kans dat een batterij vlam vat, wordt direct beïnvloed tijdens het opladen:
De impact van de brand hangt af van hoe heftig de brand is. Een batterijbrand kan variëren van een sissende cel tot meerdere complete batterijpakketten dicht bij elkaar die elkaar in brand steken. Verschillende factoren spelen een rol, zoals de specifieke cel die wordt gebruikt of het ontwerp van het batterijpakket. De twee belangrijkste factoren zijn echter hoeveel de cel is opgeladen en hoe dicht meerdere pakketten bij elkaar worden opgeslagen.
Een volledig opgeladen cel kan binnen enkele minuten meer dan 500 graden Celsius bereiken nadat de thermal runaway is begonnen, terwijl een 50% opgeladen cel mogelijk nooit verder komt dan 200 graden en tot 30 minuten nodig heeft om deze temperatuur te bereiken.
Het opladen van batterijen die dicht opeengepakt zijn, creëert de mogelijkheid dat de ene de volgende ontsteekt, waardoor een kettingreactie en een bijna onstuitbare brand ontstaat.
De belangrijkste functie van het Battery Management System (BMS) is om te beschermen tegen deze brand veroorzakende scenario's door het laadproces te onderbreken. Sommige BMS'en slaan echter een aantal van deze beveiligingen over.
Een oplader kan een tweede beveiligingslaag toevoegen door limieten te implementeren voor spannings- en stroomgrenzen. De oplader vertrouwt nog steeds op het BMS om de interne batterijtemperatuur te bewaken, en aangezien de meeste eenvoudige opladers geen communicatie met het BMS hebben, kunnen ze het opladen niet onderbreken wanneer de temperatuur te hoog wordt.
Soms wordt een communicatieprotocol tussen de oplader en het BMS geïmplementeerd met behulp van CAN- of UART-protocollen. Dit kan worden gebruikt voor redundante temperatuurbeveiliging of meer geavanceerde laadregeling, bijvoorbeeld het afstemmen van laadstroom en -spanning op de batterijtemperatuur. Opladers met dergelijke functionaliteit worden gewoonlijk slimme opladers genoemd.
Opladen met TILER kan het risico op brand op verschillende manieren verkleinen door slim opladen te implementeren, de beweging van de batterij te minimaliseren en de batterijen niet allemaal op dezelfde plek op te laden.
Met TILER betekent parkeren opladen. Hierdoor worden fietsen na elke rit opgeladen, waardoor de batterij alleen voldoende hoeft te worden opgeladen voor een enkele rit. Door slimme analyse van het batterijgebruik minimaliseert TILER de batterijlading, terwijl er voldoende lading is voor elke rit die vanaf die locatie wordt gemaakt. Dit minimaliseert de potentiële energie in de cel en de temperatuur die deze kan bereiken in geval van brand. Het vertraagt ook de reactie, waardoor er meer tijd is om te evacueren indien nodig. Als bijvangst verbetert deze laadoptimalisatie ook de levensduur van de batterij aanzienlijk.
Een tweede voordeel van opladen tijdens het parkeren is dat het zorgt voor een minimale afstand van 60 cm tussen de oplaadbare batterijen. Dit verkleint de kans dat batterijen elkaar ontsteken, waardoor de impact van een brand aanzienlijk wordt beperkt.
Een gevallen batterij loopt altijd het risico instabiel te worden, of het nu te maken heeft met opladen of niet. Sommige fabrikanten raden zelfs aan om gevallen batterijen weg te gooien vanwege veiligheidsredenen. Met TILER kan de batterij veilig in het voertuig blijven, waardoor de kans dat deze valt aanzienlijk wordt verkleind.
Het TILER-systeem heeft live informatie over de vitale functies van de batterij. Hierdoor kan het een thermal runaway detecteren voordat het gevaarlijk begint te worden. Met behulp van de ingebouwde internetverbinding kan het lokaal veiligheidspersoneel of de brandweer waarschuwen om een ultrasnelle reactie op een mogelijke batterijbrand te garanderen.
Voordat TILER een fiets compatibel acht met het TILER-oplaadsysteem, worden de fiets, de batterij en de originele oplader geëvalueerd om de veiligheid te waarborgen.
De oplader wordt gecontroleerd op het volgende:
De batterij wordt gecontroleerd op de volgende beveiligingen:
Als TILER verbinding maakt via het ontlaadpad van de batterij, wordt gecontroleerd of deze beveiligingen nog actief zijn om een volledig redundante bescherming te garanderen.
De integratie wordt gecontroleerd op fiets- en systeemniveau. Dit omvat of er:
Na deze controles wordt de veiligste manier van opladen bepaald en in de oplaadstandaard geprogrammeerd. De laatste stap is het ontwerpen en inkopen van de juiste adapterkabel, zodat de elektrische aansluitingen kunnen worden gemaakt zonder dat er draden hoeven te worden doorgeknipt.
Benieuwd hoe de laadveiligheid in jouw specifieke situatie geoptimaliseerd kan worden? Neem dan contact met ons op via onze website.