لماذا تعتبر موازنة خلايا Lifepo4 مهمة？

عندما أ حزمة بطارية الليثيوم تم تصميمه باستخدام خلايا متعددة متسلسلة، فمن المهم جدًا تصميم الميزات الإلكترونية لتحقيق التوازن المستمر لجهود الخلية. ولا يقتصر هذا على أداء مجموعة البطارية فحسب، بل أيضًا على دورات الحياة المثالية.

يتيح لنا استخدام موازنة الخلايا تصميم بطارية ذات سعة أكبر لتطبيق ما لأن الموازنة تسمح للبطارية بتحقيق حالة شحن أعلى (SOC). تختار الكثير من الشركات عدم استخدام موازنة الخلايا في بداية تصميمها لتقليل التكلفة، ولكن بدون الاستثمار في أجهزة وبرامج موازنة الخلايا، فإن التصميم لا يسمح لـ SOC بالاقتراب من 100 بالمائة.

قبل تصنيع البطارية، من المهم التأكد من مطابقة جميع خلايا LiFePO4 وتقييم العجز والجهد والمقاومة الداخلية - ويجب أيضًا موازنتها بعد التصنيع.

ما هو موازنة الخلايا？

موازنة الخلايا هي عملية موازنة الفولتية وحالة الشحن بين الخلايا عندما تكون مشحونة بالكامل. لا توجد خليتين متطابقتين. هناك دائمًا اختلافات طفيفة في حالة الشحن ومعدل التفريغ الذاتي والسعة والممانعة وخصائص درجة الحرارة. وينطبق هذا حتى لو كانت الخلايا من نفس الطراز ونفس الشركة المصنعة ونفس دفعة الإنتاج. سيقوم المصنعون بفرز الخلايا حسب الجهد المماثل لتتناسب مع أقرب ما يمكن، ولكن لا تزال هناك اختلافات طفيفة في مقاومة الخلايا الفردية، والقدرة، ومعدل التفريغ الذاتي الذي يمكن أن يؤدي في النهاية إلى اختلاف في الجهد مع مرور الوقت.

موازنة خلايا LifePO4

تحتوي حزم بطاريات LiFePO4 (أو أي حزم بطاريات ليثيوم) على لوحة دائرة تحتوي إما على دائرة متوازنة، أو وحدة دائرة حماية (PCM)، أو دائرة إدارة البطارية (BMS) اللوحة التي تراقب البطارية وخلاياها اقرأ هذه المدونة للمزيد معلومات حول حماية دائرة الليثيوم الذكية . في بطارية ذات دائرة موازنة، تقوم الدائرة ببساطة بموازنة الفولتية للخلايا الفردية في البطارية مع الأجهزة عندما تقترب البطارية من 100٪ SOC (المعيار الصناعي لفوسفات حديد الليثيوم هو تحقيق التوازن فوق جهد الخلية البالغ 3.6 فولت). في PCM أو BMS، عادةً ما يتم الحفاظ على التوازن عن طريق الأجهزة، ومع ذلك، هناك وسائل حماية إضافية أو قدرات إدارية داخل الدائرة التي تحمي البطارية بما يتجاوز ما تفعله الدائرة المتوازنة، مثل الحد من تيار شحن/تفريغ البطارية.

لا تتم مراقبة حزم بطاريات SLA بنفس طريقة مراقبة الليثيوم، لذا فهي غير متوازنة بنفس الطريقة. تتم موازنة بطارية SLA عن طريق شحن البطارية بجهد أعلى قليلاً من المعتاد. نظرًا لأن البطارية لا تحتوي على أي مراقبة داخلية، فسوف تحتاج إلى مراقبتها بواسطة جهاز خارجي يسمى مقياس كثافة السوائل أو شخص لمنع الهروب الحراري. لا يتم ذلك تلقائيًا ولكن يتم إجراؤه عادةً ضمن جدول صيانة روتيني.

التوازن خلايا LifePO4 تقنيات

الحل الأساسي لموازنة الخلايا هو معادلة الجهد وحالة الشحن بين الخلايا عندما تكون في حالة مشحونة بالكامل. يتم تصنيف موازنة الخلايا عادةً إلى نوعين:

سلبي

● نشط

● موازنة الخلايا السلبية

طريقة موازنة الخلايا السلبية بسيطة ومباشرة إلى حد ما. تفريغ الخلايا من خلال طريق الالتفافية تبديد. يمكن أن يكون هذا التجاوز مدمجًا أو خارجيًا للدائرة المتكاملة (IC). مثل هذا النهج مناسب في تطبيقات النظام منخفضة التكلفة. حقيقة أن 100% من الطاقة الزائدة من خلية طاقة أعلى تتبدد كحرارة تجعل الطريقة السلبية أقل تفضيلاً للاستخدام أثناء التفريغ بسبب التأثير الواضح على وقت تشغيل البطارية.

التوازن النشط خلايا LifePO4

يعد موازنة الخلايا النشطة، التي تستخدم مكوكات الشحن السعوية أو الاستقرائية لنقل الشحنة بين خلايا البطارية، أكثر كفاءة بشكل ملحوظ لأن الطاقة يتم نقلها إلى حيث تكون هناك حاجة إليها بدلاً من استنزافها. وبطبيعة الحال، فإن المقايضة بهذه الكفاءة المحسنة هي الحاجة إلى مكونات إضافية بتكلفة أعلى.

لماذا يعد التوازن الصحيح للخلايا ضروريًا لحزم البطاريات

في بطاريات LiFePO4 ، بمجرد أن تصل الخلية ذات الجهد الأدنى إلى قطع جهد التفريغ المحدد بواسطة BMS أو PCM، فإنها ستغلق البطارية بأكملها. إذا كانت الخلايا غير متوازنة أثناء التفريغ، فقد يعني هذا أن بعض الخلايا لديها طاقة غير مستخدمة وأن البطارية ليست "فارغة" حقًا. وبالمثل، إذا لم تكن الخلايا متوازنة عند الشحن، فسيتم مقاطعة الشحن بمجرد وصول الخلية ذات الجهد العالي إلى جهد القطع، ولن يتم شحن جميع خلايا LiFePO4 بالكامل، ولن يتم شحن البطارية أيضاً.

ما هو السيء في ذلك؟ للبدء، سيكون للبطارية غير المتوازنة سعة أقل وجهد قطع أعلى على مستوى البطارية. بالإضافة إلى ذلك، فإن الشحن والتفريغ المستمر للبطارية غير المتوازنة سيؤدي إلى تفاقم هذه المشكلة بمرور الوقت. يجعل ملف التفريغ الخطي نسبيًا لخلايا LiFePO4 من المهم بشكل متزايد أن تكون جميع الخلايا متطابقة ومتوازنة - كلما زاد الفرق بين جهود الخلية، انخفضت السعة التي يمكن الحصول عليها.

النظرية هي أن الخلايا المتوازنة تفرغ جميعها بنفس المعدل، وبالتالي يتم قطعها عند نفس الجهد في كل مرة. هذا ليس صحيحًا دائمًا، لذا فإن وجود دائرة موازنة (أو PCM/BMS) يضمن أنه عند الشحن، يمكن أن تكون خلايا البطارية متوازنة تمامًا للحفاظ على السعة التصميمية للبطارية وتصبح مشحونة بالكامل. الصيانة المناسبة هي المفتاح للحصول على العمر الافتراضي الكامل لبطارية الليثيوم الخاصة بك، وتوازن الخلايا جزء كبير من ذلك.

ملخص

لا يعد توازن الخلايا مهمًا لتحسين أداء البطارية ودورات حياتها فحسب، بل إنه يضيف عنصر الأمان إلى البطارية. إحدى التقنيات الناشئة لتعزيز سلامة البطارية وإطالة عمر البطارية هي موازنة الخلايا المتقدمة. نظرًا لأن تقنيات موازنة الخلايا الجديدة تتتبع مقدار التوازن الذي تحتاجه الخلايا الفردية، فإن العمر القابل للاستخدام لحزم البطاريات يتم زيادة، ويتم تعزيز سلامة البطارية بشكل عام.

إذا كانت لديك أية أسئلة أخرى حول موازنة الخلايا أو بطاريات الليثيوم أو أي شيء آخر، فلا تتردد في طرحها اتصل بنا .