Miksi Lifepo4-solujen tasapainottamisella on väliä?

Kun litiumakkupaketti on suunniteltu käyttämällä useita kennoja sarjassa, on erittäin tärkeää suunnitella elektroniset ominaisuudet tasaamaan jatkuvasti kennojännitteitä.Tämä ei koske vain akun suorituskykyä vaan myös optimaalista käyttöikää.

Kennotasapainotuksen avulla voimme suunnitella sovellukseen suuremman kapasiteetin akun, koska tasapainotuksen avulla akku saavuttaa korkeamman varaustilan (SOC).Monet yritykset päättävät olla käyttämättä solujen tasapainotusta suunnittelunsa alussa kustannusten alentamiseksi, mutta ilman solun tasapainotuslaitteistoon ja -ohjelmistoon tehtäviä investointeja suunnittelu ei anna SOC:n lähestyä 100 prosenttia.

Ennen kuin akku rakennetaan, on tärkeää varmistaa, että kaikki LiFePO4-kennot vastaavat kapasiteettia, jännitettä ja sisäistä vastusta – ja ne on myös tasapainotettava valmistuksen jälkeen.

Mitä on solujen tasapainottaminen?

Kennojen tasapainotus on prosessi, jolla tasataan jännitteet ja varaustila kennojen välillä, kun ne ovat täydessä latauksessa.Mikään solu ei ole identtinen.Lataustilassa, itsepurkautumisnopeudessa, kapasiteetissa, impedanssissa ja lämpötilaominaisuuksissa on aina pieniä eroja.Tämä pätee, vaikka solut olisivat samaa mallia, samaa valmistajaa ja samaa tuotantoerää.Valmistajat lajittelevat kennot samanlaisen jännitteen mukaan niin, että ne vastaavat mahdollisimman tarkasti, mutta yksittäisten kennojen impedanssissa, kapasiteetissa ja itsepurkautumisnopeudessa on silti pieniä vaihteluita, jotka voivat lopulta johtaa jännitteen eroihin ajan myötä.

LifePO4-solujen tasapainottaminen

LiFePO4-akuissa (tai missä tahansa litiumakuissa) on piirilevy, jossa on joko balansoitu piiri, suojapiirimoduuli (PCM) tai akun hallintapiiri (BMS) akkua ja sen kennoja valvova kortti, lue tästä blogista lisää tietoja älykkäästä litiumpiirin suojauksesta .Tasapainotuspiirillä varustetussa akussa piiri yksinkertaisesti tasapainottaa akun yksittäisten kennojen jännitteet laitteistolla, kun akku lähestyy 100 % SOC:n alan standardi litiumrautafosfaatille on tasapainottaa 3,6 voltin kennojännitteen yläpuolella.PCM:ssä tai BMS:ssä tasapainoa ylläpitää tyypillisesti myös laitteisto, mutta piirissä on lisäsuojauksia tai hallintaominaisuuksia, jotka suojaavat akkua, jotka ylittävät balansoidun piirin, kuten akun lataus-/purkausvirran rajoittamisen.

SLA-akkuja ei valvota samalla tavalla kuin litiumia, joten niitä ei tasapainoteta samalla tavalla.SLA-akku tasapainotetaan lataamalla akkua hieman normaalia korkeammalla jännitteellä.Koska akussa ei ole sisäistä valvontaa, sitä on valvottava ulkoisella laitteella, jota kutsutaan hydrometriksi tai henkilöksi, jotta vältetään lämmön karkaaminen.Tätä ei tehdä automaattisesti, vaan se suoritetaan yleensä rutiinihuoltoaikataulun mukaisesti.

Tasapainottaminen LifePO4-solut Tekniikat

Kennotasapainotuksen perusratkaisu tasaa jännitteen ja varaustilan kennojen kesken, kun ne ovat täysin ladatussa tilassa.Solujen tasapainotus luokitellaan tyypillisesti kahteen tyyppiin:

Passiivinen

● Aktiivinen

● Passiivinen solujen tasapainotus

Passiivinen solujen tasapainotusmenetelmä on melko yksinkertainen ja suoraviivainen.Pura kennot dissipatiivisen ohitusreitin kautta.Tämä ohitus voi olla joko integroitu tai integroidun piirin (IC) ulkoinen.Tällainen lähestymistapa on edullinen edullisissa järjestelmäsovelluksissa.Se tosiasia, että 100 % korkeamman energian kennon ylimääräisestä energiasta haihtuu lämmön muodossa, tekee passiivisesta menetelmästä vähemmän suositeltavan käyttää purkauksen aikana, koska sillä on ilmeinen vaikutus akun käyttöaikaan.

Aktiivinen tasapainotus LifePO4-solut

Aktiivinen kennotasapainotus, joka hyödyntää kapasitiivista tai induktiivista varauksen siirtoa varauksen siirtämiseen akkukennojen välillä, on huomattavasti tehokkaampaa, koska energia siirretään sinne, missä sitä tarvitaan, sen sijaan, että se vuodattaisi pois.Tietenkin tämän parantuneen tehokkuuden kompromissi on lisäkomponenttien tarve korkeammalla hinnalla.

Miksi oikea kennojen tasapainotus on tarpeen akuille

Sisään LiFePO4 akut , heti kun alhaisimman jännitteen omaava kenno saavuttaa BMS:n tai PCM:n määrittämän purkausjännitteen, se sammuttaa koko akun.Jos kennot olivat epätasapainossa purkamisen aikana, tämä voi tarkoittaa, että joissakin kennoissa on käyttämätöntä energiaa ja että akku ei ole todella "tyhjä".Samoin, jos kennot eivät ole tasapainossa latauksen aikana, lataus keskeytyy heti, kun korkeimman jännitteen omaava kenno saavuttaa katkaisujännitteen, eivätkä kaikki LiFePO4-kennot lataudu täyteen ja akku ei lataudu. jompikumpi.

Mitä pahaa siinä on?Aluksi tasapainottamattomalla akulla on pienempi kapasiteetti ja korkeampi katkaisujännite akun tasolla.Lisäksi epätasapainoisen akun jatkuva lataaminen ja purkaminen pahentaa tilannetta ajan myötä.LiFePO4-kennojen suhteellisen lineaarisen purkausprofiilin vuoksi on yhä tärkeämpää, että kaikki kennot ovat yhteensopivia ja tasapainotettuja – mitä suurempi ero kennojännitteiden välillä on, sitä pienempi on saavutettava kapasiteetti.

Teoria on, että tasapainotetut kennot kaikki purkautuvat samalla nopeudella ja siksi katkaisevat samalla jännitteellä joka kerta.Tämä ei ole aina totta, joten tasapainotuspiirin (tai PCM/BMS:n) käyttö varmistaa, että akun kennot voidaan latauksen aikana täysin tasapainottaa akun suunnittelukapasiteetin ylläpitämiseksi ja täyteen latautumiseksi.Asianmukainen huolto on avainasemassa litiumakun täyden käyttöiän saavuttamisessa, ja kennojen tasapainotus on iso osa sitä.

Yhteenveto

Kennojen tasapainottaminen ei ole tärkeää vain akun suorituskyvyn ja elinkaaren parantamiseksi, vaan se lisää akkuun turvallisuutta.Yksi nousevista teknologioista akun turvallisuuden parantamiseksi ja akun käyttöiän pidentämiseksi on kehittynyt kennotasapainotus.Koska uudet kennotasapainotustekniikat seuraavat yksittäisten kennojen tarvitsemaa tasapainotusta, akkupakkausten käyttöikä pitenee ja akkujen yleinen turvallisuus paranee.

Jos sinulla on kysyttävää kennotasapainotuksesta, litiumakuista tai mistä tahansa muusta, ota rohkeasti yhteyttä ota meihin yhteyttä .