Pourquoi l'équilibrage des cellules Lifepo4 est-il important ?

Quand un batterie au lithium est conçu en utilisant plusieurs cellules en série, il est très important de concevoir les caractéristiques électroniques pour équilibrer continuellement les tensions des cellules. Cela ne concerne pas seulement les performances de la batterie, mais également des cycles de vie optimaux.

L'utilisation de l'équilibrage des cellules nous permet de concevoir une batterie avec une plus grande capacité pour une application, car l'équilibrage permet à la batterie d'atteindre un état de charge (SOC) plus élevé. De nombreuses entreprises choisissent de ne pas utiliser l'équilibrage des cellules au début de leur conception afin de réduire les coûts, mais sans investir dans le matériel et les logiciels d'équilibrage des cellules, la conception ne permet pas au SOC d'approcher les 100 %.

Avant la construction de la batterie, il est important de s'assurer que toutes les cellules LiFePO4 correspondent, en termes d'incapacité, de tension et de résistance interne – et elles doivent également être équilibrées après la fabrication.

Qu'est-ce que l'équilibrage cellulaire ?

L'équilibrage des cellules est le processus d'égalisation des tensions et de l'état de charge entre les cellules lorsqu'elles sont complètement chargées. Il n’y a pas deux cellules identiques. Il existe toujours de légères différences dans l’état de charge, le taux d’autodécharge, la capacité, l’impédance et les caractéristiques de température. Cela est vrai même si les cellules sont du même modèle, du même fabricant et du même lot de production. Les fabricants trieront les cellules en fonction de la tension similaire pour qu'elles correspondent le plus possible, mais il existe encore de légères variations dans l'impédance, la capacité et le taux d'autodécharge de chaque cellule qui peuvent éventuellement conduire à une divergence de tension au fil du temps.

Équilibrer les cellules LifePO4

Les batteries LiFePO4 (ou tout autre batterie au lithium) ont un circuit imprimé avec un circuit équilibré, un module de circuit de protection (PCM) ou circuit de gestion de batterie (BMS) carte qui surveille la batterie et ses cellules, lisez ce blog pour en savoir plus informations sur la protection intelligente des circuits au lithium . Dans une batterie avec un circuit d'équilibrage, le circuit équilibre simplement les tensions des cellules individuelles de la batterie avec du matériel lorsque la batterie approche 100 % SOC. La norme industrielle pour le phosphate de fer et de lithium consiste à équilibrer au-dessus d'une tension de cellule de 3,6 volts. Dans un PCM ou un BMS, l'équilibre est également généralement maintenu par le matériel. Cependant, il existe des protections ou des capacités de gestion supplémentaires au sein du circuit qui protègent la batterie au-delà de ce que fait un circuit équilibré, comme la limitation du courant de charge/décharge de la batterie.

Les batteries SLA ne sont pas surveillées de la même manière que le lithium, elles ne sont donc pas équilibrées de la même manière. Une batterie SLA est équilibrée en chargeant la batterie avec une tension légèrement supérieure à la normale. Étant donné que la batterie n'a pas de surveillance interne, elle devra être surveillée par un appareil externe appelé hydromètre ou par une personne pour éviter tout emballement thermique. Cela ne se fait pas automatiquement mais est généralement effectué dans le cadre d'un programme de maintenance de routine.

Équilibrage Cellules LifePO4 Techniques

La solution fondamentale de l’équilibrage des cellules égalise la tension et l’état de charge entre les cellules lorsqu’elles sont complètement chargées. L’équilibrage cellulaire est généralement classé en deux types :

Passif

● Actif

● Équilibrage cellulaire passif

La méthode d’équilibrage passif des cellules est assez simple et directe. Déchargez les cellules par une voie de dérivation dissipative. Ce contournement peut être soit intégré, soit externe au circuit intégré (IC). Une telle approche est favorable dans les applications de systèmes à faible coût. Le fait que 100 % de l’énergie excédentaire d’une cellule à énergie plus élevée soit dissipée sous forme de chaleur rend la méthode passive moins préférable à utiliser pendant la décharge en raison de l’impact évident sur la durée de fonctionnement de la batterie.

Équilibrage actif Cellules LifePO4

L'équilibrage actif des cellules, qui utilise la navette de charge capacitive ou inductive pour transférer la charge entre les cellules de la batterie, est nettement plus efficace car l'énergie est transférée là où elle est nécessaire au lieu d'être purgée. Bien entendu, le compromis pour cette efficacité améliorée est la nécessité de composants supplémentaires à un coût plus élevé.

Pourquoi un bon équilibrage des cellules est nécessaire pour les batteries

Dans Piles LiFePO4 , dès que la cellule avec la tension la plus basse atteint la coupure de tension de décharge désignée par le BMS ou le PCM, elle éteindra toute la batterie. Si les cellules étaient déséquilibrées pendant la décharge, cela peut signifier que certaines cellules ont de l'énergie inutilisée et que la batterie n'est pas vraiment « vide ». De même, si les cellules ne sont pas équilibrées lors de la charge, la charge sera interrompue dès que la cellule ayant la tension la plus élevée atteint la tension de coupure, et toutes les cellules LiFePO4 ne seront pas complètement chargées et la batterie ne sera pas complètement chargée. soit.

Qu'y a-t-il de si grave là-dedans ? Pour commencer, une batterie déséquilibrée aura une capacité inférieure et une tension de coupure plus élevée au niveau de la batterie. De plus, charger et décharger continuellement une batterie déséquilibrée aggravera ce problème avec le temps. Le profil de décharge relativement linéaire des cellules LiFePO4 rend de plus en plus important que toutes les cellules soient adaptées et équilibrées : plus la différence entre les tensions des cellules est grande, plus la capacité pouvant être obtenue est faible.

La théorie est que les cellules équilibrées se déchargent toutes au même rythme et se coupent donc à la même tension à chaque fois. Ce n'est pas toujours vrai, donc disposer d'un circuit d'équilibrage (ou PCM/BMS) garantit que lors de la charge, les cellules de la batterie peuvent être complètement équilibrées pour maintenir la capacité nominale de la batterie et être complètement chargées. Un bon entretien est essentiel pour prolonger la durée de vie de votre batterie au lithium, et l’équilibrage des cellules en est un élément important.

Résumé

L’équilibrage des cellules n’est pas seulement important pour améliorer les performances et les cycles de vie de la batterie, il ajoute également un élément de sécurité à la batterie. L’équilibrage avancé des cellules est l’une des technologies émergentes permettant d’améliorer la sécurité des batteries et de prolonger leur durée de vie. Étant donné que les nouvelles technologies d’équilibrage des cellules suivent la quantité d’équilibrage nécessaire à chaque cellule, la durée de vie utile des blocs-batteries est augmentée et la sécurité globale de la batterie est améliorée.

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