Γιατί έχει σημασία η εξισορρόπηση των κυττάρων Lifepo4;

Όταν ένα πακέτο μπαταριών λιθίου έχει σχεδιαστεί χρησιμοποιώντας πολλαπλές κυψέλες σε σειρά, είναι πολύ σημαντικό να σχεδιάζουμε τα ηλεκτρονικά χαρακτηριστικά για να εξισορροπούμε συνεχώς τις τάσεις των στοιχείων.Αυτό δεν είναι μόνο για την απόδοση της μπαταρίας αλλά και για βέλτιστους κύκλους ζωής.

Η χρήση της εξισορρόπησης κυψέλης μας δίνει τη δυνατότητα να σχεδιάσουμε μια μπαταρία με μεγαλύτερη χωρητικότητα για μια εφαρμογή, επειδή η εξισορρόπηση επιτρέπει στην μπαταρία να επιτύχει υψηλότερη κατάσταση φόρτισης (SOC).Πολλές εταιρείες επιλέγουν να μην χρησιμοποιούν εξισορρόπηση κυψελών στην αρχή του σχεδιασμού τους για να μειώσουν το κόστος, αλλά χωρίς την επένδυση στο υλικό και το λογισμικό εξισορρόπησης κυψελών, ο σχεδιασμός δεν επιτρέπει στο SOC να πλησιάσει το 100%.

Πριν από την κατασκευή της μπαταρίας, είναι σημαντικό να διασφαλίσετε ότι όλες οι κυψέλες LiFePO4 ταιριάζουν και ονομάζονται ανικανότητα, σε τάση και εσωτερική αντίσταση – και πρέπει επίσης να είναι ισορροπημένες μετά την κατασκευή.

Τι είναι η κυτταρική εξισορρόπηση;

Η εξισορρόπηση κυψέλης είναι η διαδικασία εξίσωσης των τάσεων και της κατάστασης φόρτισης μεταξύ των κυψελών όταν είναι σε πλήρη φόρτιση.Δεν υπάρχουν δύο κελιά ίδια.Υπάρχουν πάντα μικρές διαφορές στην κατάσταση φόρτισης, στον ρυθμό αυτοεκφόρτισης, στη χωρητικότητα, στην αντίσταση και στα χαρακτηριστικά θερμοκρασίας.Αυτό ισχύει ακόμα κι αν οι κυψέλες είναι το ίδιο μοντέλο, ο ίδιος κατασκευαστής και η ίδια παρτίδα παραγωγής.Οι κατασκευαστές θα ταξινομούν τα κύτταρα με βάση την παρόμοια τάση για να ταιριάζουν όσο το δυνατόν πλησιέστερα, αλλά εξακολουθούν να υπάρχουν μικρές διακυμάνσεις στην σύνθετη αντίσταση, τη χωρητικότητα και τον ρυθμό αυτοεκφόρτισης των μεμονωμένων στοιχείων που μπορεί τελικά να οδηγήσουν σε απόκλιση της τάσης με την πάροδο του χρόνου.

Εξισορρόπηση κυττάρων LifePO4

Οι μπαταρίες LiFePO4 (ή οποιεσδήποτε μπαταρίες λιθίου) διαθέτουν πλακέτα κυκλώματος με ισορροπημένο κύκλωμα, μονάδα προστατευτικού κυκλώματος (PCM) ή κύκλωμα διαχείρισης μπαταρίας (BMS) πλακέτα που παρακολουθεί την μπαταρία και τις κυψέλες της, διαβάστε αυτό το ιστολόγιο για περισσότερα πληροφορίες σχετικά με την προστασία έξυπνου κυκλώματος λιθίου .Σε μια μπαταρία με κύκλωμα εξισορρόπησης, το κύκλωμα απλώς εξισορροπεί τις τάσεις των μεμονωμένων στοιχείων της μπαταρίας με υλικό όταν η μπαταρία πλησιάζει το 100% SOC, το βιομηχανικό πρότυπο για το φωσφορικό σίδηρο λιθίου είναι να ισορροπεί πάνω από μια τάση κυψέλης 3,6 βολτ.Σε ένα PCM ή BMS, η ισορροπία διατηρείται επίσης συνήθως από το υλικό, ωστόσο, υπάρχουν πρόσθετες προστασίες ή δυνατότητες διαχείρισης εντός του κυκλώματος που προστατεύουν την μπαταρία που υπερβαίνει αυτό που κάνει ένα ισορροπημένο κύκλωμα, όπως ο περιορισμός του ρεύματος φόρτισης/εκφόρτισης της μπαταρίας.

Τα πακέτα μπαταριών SLA δεν παρακολουθούνται με τον ίδιο τρόπο όπως το λίθιο, επομένως δεν είναι ισορροπημένα με τον ίδιο τρόπο.Μια μπαταρία SLA εξισορροπείται με τη φόρτιση της μπαταρίας με ελαφρώς υψηλότερη τάση από την κανονική.Δεδομένου ότι η μπαταρία δεν διαθέτει εσωτερική παρακολούθηση, θα πρέπει να παρακολουθείται από μια εξωτερική συσκευή που ονομάζεται υδρόμετρο ή άτομο για να αποφευχθεί η θερμική διαφυγή.Αυτό δεν γίνεται αυτόματα, αλλά συνήθως εκτελείται σε ένα πρόγραμμα τακτικής συντήρησης.

Εξισορρόπηση Κύτταρα LifePO4 Τεχνικές

Η θεμελιώδης λύση της εξισορρόπησης κυψέλης εξισώνει την τάση και την κατάσταση φόρτισης μεταξύ των κυψελών όταν βρίσκονται σε πλήρως φορτισμένη κατάσταση.Η κυτταρική εξισορρόπηση κατηγοριοποιείται συνήθως σε δύο τύπους:

Παθητικός

● Ενεργός

● Παθητική εξισορρόπηση κυττάρων

Η μέθοδος παθητικής εξισορρόπησης κυττάρων είναι κάπως απλή και απλή.Αδειάστε τα κύτταρα μέσω μιας οδού παράκαμψης διάχυσης.Αυτή η παράκαμψη μπορεί να είναι είτε ολοκληρωμένη είτε εξωτερική στο ολοκληρωμένο κύκλωμα (IC).Μια τέτοια προσέγγιση είναι ευνοϊκή σε εφαρμογές συστημάτων χαμηλού κόστους.Το γεγονός ότι το 100% της περίσσειας ενέργειας από μια κυψέλη υψηλότερης ενέργειας διαχέεται ως θερμότητα καθιστά την παθητική μέθοδο λιγότερο προτιμότερη για χρήση κατά την εκφόρτιση λόγω της προφανούς επίδρασης στον χρόνο λειτουργίας της μπαταρίας.

Ενεργή Εξισορρόπηση Κύτταρα LifePO4

Η ενεργή εξισορρόπηση κυψελών, η οποία χρησιμοποιεί χωρητική ή επαγωγική μετατόπιση φόρτισης για τη μεταφορά φόρτισης μεταξύ των κυψελών της μπαταρίας, είναι σημαντικά πιο αποτελεσματική επειδή η ενέργεια μεταφέρεται εκεί που χρειάζεται αντί να εκκενώνεται.Φυσικά, η αντιστάθμιση αυτής της βελτιωμένης απόδοσης είναι η ανάγκη για πρόσθετα εξαρτήματα με υψηλότερο κόστος.

Γιατί η σωστή εξισορρόπηση κυψελών είναι απαραίτητη για τα πακέτα μπαταριών

Σε Μπαταρίες LiFePO4 , μόλις η κυψέλη με τη χαμηλότερη τάση φτάσει στη διακοπή της τάσης εκφόρτισης που ορίζεται από το BMS ή το PCM, θα κλείσει ολόκληρη η μπαταρία.Εάν οι κυψέλες δεν ήταν ισορροπημένες κατά την εκφόρτιση, αυτό μπορεί να σημαίνει ότι ορισμένες κυψέλες έχουν αχρησιμοποίητη ενέργεια και ότι η μπαταρία δεν είναι πραγματικά «άδεια».Ομοίως, εάν τα στοιχεία δεν είναι ισορροπημένα κατά τη φόρτιση, η φόρτιση θα διακοπεί μόλις το στοιχείο με την υψηλότερη τάση φτάσει την τάση διακοπής και δεν θα φορτιστούν πλήρως όλα τα στοιχεία LiFePO4 και η μπαταρία δεν θα φορτιστεί πλήρως. είτε.

Τι κακό υπάρχει σε αυτό;Για να ξεκινήσετε, μια μη ισορροπημένη μπαταρία θα έχει χαμηλότερη χωρητικότητα και υψηλότερη τάση διακοπής στο επίπεδο της μπαταρίας.Επιπλέον, η συνεχής φόρτιση και αποφόρτιση μιας μη ισορροπημένης μπαταρίας θα το επιδεινώσει με την πάροδο του χρόνου.Το σχετικά γραμμικό προφίλ εκφόρτισης των κυψελών LiFePO4 καθιστά ολοένα και πιο σημαντικό ότι όλες οι κυψέλες ταιριάζουν και εξισορροπούνται – όσο μεγαλύτερη είναι η διαφορά μεταξύ των τάσεων των κυψελών, τόσο μικρότερη είναι η ληφθείσα χωρητικότητα.

Η θεωρία είναι ότι όλες οι ισορροπημένες κυψέλες εκφορτίζονται με τον ίδιο ρυθμό, και επομένως διακόπτονται με την ίδια τάση κάθε φορά.Αυτό δεν είναι πάντα αλήθεια, επομένως η ύπαρξη ενός κυκλώματος εξισορρόπησης (ή PCM/BMS) διασφαλίζει ότι κατά τη φόρτιση, οι κυψέλες της μπαταρίας μπορούν να εξισορροπηθούν πλήρως για να διατηρηθεί η σχεδιαστική χωρητικότητα της μπαταρίας και να φορτιστούν πλήρως.Η σωστή συντήρηση είναι το κλειδί για την πλήρη διάρκεια ζωής της μπαταρίας λιθίου σας και η εξισορρόπηση κυψελών είναι ένα μεγάλο κομμάτι αυτού.

Περίληψη

Η εξισορρόπηση κυψελών δεν είναι μόνο σημαντική για τη βελτίωση της απόδοσης και του κύκλου ζωής της μπαταρίας, αλλά προσθέτει ένα στοιχείο ασφάλειας στην μπαταρία.Μία από τις αναδυόμενες τεχνολογίες για τη βελτίωση της ασφάλειας της μπαταρίας και την παράταση της διάρκειας ζωής της μπαταρίας είναι η προηγμένη εξισορρόπηση κυψελών.Δεδομένου ότι οι νέες τεχνολογίες εξισορρόπησης κυψελών παρακολουθούν την ποσότητα της εξισορρόπησης που απαιτείται από μεμονωμένες κυψέλες, η ωφέλιμη διάρκεια ζωής των πακέτων μπαταριών αυξάνεται και η συνολική ασφάλεια της μπαταρίας ενισχύεται.

Εάν έχετε περαιτέρω ερωτήσεις σχετικά με την εξισορρόπηση κυψελών, τις μπαταρίες λιθίου ή οτιδήποτε άλλο, μη διστάσετε να επικοινωνήστε μαζί μας .