Hvorfor er det viktig å balansere Lifepo4-celler?

Når en litium batteripakke er designet med flere celler i serie, er det svært viktig å designe de elektroniske funksjonene for å kontinuerlig balansere cellespenningene.Dette er ikke bare for ytelsen til batteripakken, men også for optimal livssyklus.

Bruken av cellebalansering gjør oss i stand til å designe et batteri med større kapasitet for en applikasjon fordi balansering lar batteriet oppnå en høyere ladetilstand (SOC).Mange selskaper velger å ikke bruke cellebalansering i starten av designen for å redusere kostnadene, men uten investeringen i cellebalansering av maskinvare og programvare, tillater ikke designen at SOC nærmer seg 100 prosent.

Før batteriet bygges, er det viktig å sikre at alle LiFePO4-cellene er samsvarende og inkapasitetsklassifisering, i spenning og intern motstand – og de må også balanseres etter produksjon.

Hva er cellebalansering?

Cellebalansering er prosessen med å utjevne spenningene og ladetilstanden mellom cellene når de er fulladet.Ingen to celler er identiske.Det er alltid små forskjeller i ladetilstand, selvutladningshastighet, kapasitet, impedans og temperaturkarakteristikk.Dette gjelder selv om cellene er samme modell, samme produsent og samme produksjonsparti.Produsenter vil sortere celler etter tilsvarende spenning for å matche så nært som mulig, men det er fortsatt små variasjoner i de enkelte cellenes impedans, kapasitet og selvutladningshastighet som til slutt kan føre til en divergens i spenning over tid.

Balansering av LifePO4-celler

LiFePO4-batteripakker (eller litiumbatteripakker) har et kretskort med enten en balansert krets, beskyttelseskretsmodul (PCM), eller batteristyringskrets (BMS) tavle som overvåker batteriet og dets celler les denne bloggen for mer informasjon om smart litiumkretsbeskyttelse .I et batteri med balanseringskrets balanserer kretsen ganske enkelt spenningen til de enkelte cellene i batteriet med maskinvare når batteriet nærmer seg 100 % SOC industristandarden for litiumjernfosfat er å balansere over en cellespenning på 3,6 volt.I en PCM eller BMS opprettholdes balansen også vanligvis av maskinvare, men det er ekstra beskyttelse eller administrasjonsmuligheter i kretsen som beskytter batteriet som går utover det en balansert krets gjør, for eksempel å begrense batteriets lade-/utladningsstrøm.

SLA-batteripakker overvåkes ikke på samme måte som litium, så de er ikke balansert på samme måte.Et SLA-batteri balanseres ved å lade batteriet med litt høyere spenning enn normalt.Siden batteriet ikke har noen intern overvåking, må det overvåkes av en ekstern enhet kalt et hydrometer eller person for å forhindre termisk løping.Dette gjøres ikke automatisk, men utføres vanligvis i en rutinemessig vedlikeholdsplan.

Balansering LifePO4-celler Teknikker

Den grunnleggende løsningen med cellebalansering utjevner spenningen og ladningstilstanden blant cellene når de er i fulladet tilstand.Cellebalansering er vanligvis kategorisert i to typer:

Passiv

● Aktiv

● Passiv cellebalansering

Den passive cellebalanseringsmetoden er noe enkel og grei.Tøm ut cellene gjennom en dissipativ bypass-rute.Denne bypass kan enten være integrert eller ekstern til den integrerte kretsen (IC).En slik tilnærming er gunstig i lavkostsystemapplikasjoner.Det faktum at 100 % av overskuddsenergien fra en celle med høyere energi forsvinner som varme, gjør den passive metoden mindre å foretrekke å bruke under utlading på grunn av den åpenbare innvirkningen på batteriets driftstid.

Aktiv balansering LifePO4-celler

Aktiv cellebalansering, som bruker kapasitiv eller induktiv ladningsoverføring for å overføre ladning mellom battericeller, er betydelig mer effektiv fordi energi overføres dit den er nødvendig i stedet for å bli tappet ut.Naturligvis er avveiningen for denne forbedrede effektiviteten behovet for tilleggskomponenter til en høyere kostnad.

Hvorfor riktig cellebalansering er nødvendig for batteripakker

I LiFePO4-batterier , så snart cellen med den laveste spenningen treffer utladningsspenningen som er utpekt av BMS eller PCM, vil den slå av hele batteriet.Hvis cellene var ubalanserte under utlading, kan dette bety at noen celler har ubrukt energi og at batteriet ikke er virkelig "tomt".På samme måte, hvis cellene ikke er balansert under lading, vil ladingen bli avbrutt så snart cellen med den høyeste spenningen når avskjæringsspenningen, og ikke alle LiFePO4-cellene vil være fulladet, og batteriet vil ikke være fulladet. enten.

Hva er så ille med det?For å starte vil et ubalansert batteri ha lavere kapasitet og høyere avskjæringsspenning på batterinivå.I tillegg vil kontinuerlig lading og utlading av et ubalansert batteri forverre dette over tid.Den relativt lineære utladningsprofilen til LiFePO4-celler gjør det stadig viktigere at alle celler er tilpasset og balansert – jo større forskjellen er mellom cellespenningene, desto lavere er oppnåelig kapasitet.

Teorien er at balanserte celler utlades med samme hastighet, og derfor avskjæres med samme spenning hver gang.Dette er ikke alltid sant, så å ha en balanseringskrets (eller PCM/BMS) sikrer at battericellene ved lading kan balanseres fullstendig for å opprettholde batteriets designkapasitet og bli fulladet.Riktig vedlikehold er nøkkelen til å få hele levetiden ut av litiumbatteriet ditt, og cellebalansering er en stor del av det.

Sammendrag

Cellebalansering er ikke bare viktig for å forbedre ytelsen og livssyklusene til batteriet, det legger til et element av sikkerhet til batteriet.En av de nye teknologiene for å forbedre batterisikkerheten og forlenge batterilevetiden er avansert cellebalansering.Siden nye cellebalanseringsteknologier sporer mengden balansering som trengs av individuelle celler, økes levetiden til batteripakker, og den generelle batterisikkerheten forbedres.

Hvis du har ytterligere spørsmål om cellebalansering, litiumbatterier eller noe annet, kan du gjerne gjøre det kontakt oss .