Dlaczego równoważenie komórek Lifepo4 ma znaczenie？

Kiedy A akumulator litowy został zaprojektowany z wykorzystaniem wielu ogniw połączonych szeregowo, bardzo ważne jest zaprojektowanie elementów elektronicznych w celu ciągłego równoważenia napięć ogniw. Ma to wpływ nie tylko na wydajność akumulatora, ale także na optymalne cykle jego życia.

Zastosowanie równoważenia ogniw umożliwia nam zaprojektowanie akumulatora o większej pojemności dla danej aplikacji, ponieważ równoważenie pozwala akumulatorowi osiągnąć wyższy stan naładowania (SOC). Wiele firm decyduje się nie stosować równoważenia ogniw na początku projektu, aby obniżyć koszty, ale bez inwestycji w sprzęt i oprogramowanie do równoważenia ogniw projekt nie pozwala na osiągnięcie 100% SOC.

Przed zbudowaniem akumulatora ważne jest, aby upewnić się, że wszystkie ogniwa LiFePO4 są dopasowane, mają odpowiednią pojemność, napięcie i rezystancję wewnętrzną, a także muszą zostać wyważone po wyprodukowaniu.

Co to jest równoważenie komórek?

Równoważenie ogniw to proces wyrównywania napięć i stanu naładowania ogniw, gdy są one w pełni naładowane. Nie ma dwóch identycznych komórek. Zawsze występują niewielkie różnice w stanie naładowania, szybkości samorozładowania, pojemności, impedancji i charakterystyce temperaturowej. Dzieje się tak nawet wtedy, gdy ogniwa są tego samego modelu, tego samego producenta i tej samej partii produkcyjnej. Producenci sortują ogniwa według podobnego napięcia, aby były jak najbardziej zbliżone, ale nadal istnieją niewielkie różnice w impedancji, pojemności i szybkości samorozładowania poszczególnych ogniw, które mogą ostatecznie prowadzić do rozbieżności napięcia w czasie.

Równoważenie komórek LifePO4

Zestawy akumulatorów LiFePO4 (lub dowolne zestawy akumulatorów litowych) mają płytkę drukowaną z obwodem zrównoważonym, modułem obwodu ochronnego (PCM) lub obwód zarządzania baterią (BMS) tablica monitorująca akumulator i jego ogniwa, przeczytaj więcej na tym blogu informacje na temat inteligentnego zabezpieczenia obwodu litowego . W akumulatorze z obwodem równoważącym obwód po prostu równoważy napięcia poszczególnych ogniw akumulatora za pomocą sprzętu, gdy akumulator zbliża się do 100% SOC. Standardem branżowym dla fosforanu litowo-żelazowego jest równoważenie napięcia ogniwa powyżej 3,6 wolta. W systemach PCM lub BMS równowagę zwykle utrzymuje sprzęt, jednakże w obrębie obwodów znajdują się dodatkowe zabezpieczenia lub możliwości zarządzania, które chronią akumulator w stopniu wykraczającym poza to, co zapewnia obwód zbalansowany, np. ograniczają prąd ładowania/rozładowania akumulatora.

Pakiety akumulatorów SLA nie są monitorowane w taki sam sposób jak akumulatory litowe, więc nie są zrównoważone w ten sam sposób. Akumulator SLA jest równoważony poprzez ładowanie akumulatora napięciem nieco wyższym niż normalnie. Ponieważ akumulator nie ma żadnego wewnętrznego monitorowania, będzie musiał być monitorowany przez zewnętrzne urządzenie zwane areometrem lub przez osobę, aby zapobiec niekontrolowanej utracie ciepła. Nie odbywa się to automatycznie, ale zwykle jest wykonywane w ramach rutynowego harmonogramu konserwacji.

Balansowy Komórki LifePO4 Techniki

Podstawowe rozwiązanie równoważenia ogniw wyrównuje napięcie i stan naładowania pomiędzy ogniwami, gdy są one w stanie pełnego naładowania. Równoważenie komórek jest zwykle podzielone na dwa typy:

Pasywny

● Aktywny

● Pasywne równoważenie komórek

Metoda pasywnego równoważenia ogniw jest dość prosta i bezpośrednia. Rozładować ogniwa poprzez rozpraszającą trasę obejściową. To obejście może być zintegrowane lub zewnętrzne w stosunku do układu scalonego (IC). Takie podejście jest korzystne w tanich zastosowaniach systemowych. Fakt, że 100% nadmiaru energii z ogniwa o wyższej energii jest rozpraszane w postaci ciepła, sprawia, że ​​metoda pasywna jest mniej preferowana podczas rozładowywania ze względu na oczywisty wpływ na czas pracy akumulatora.

Aktywne równoważenie Komórki LifePO4

Aktywne równoważenie ogniw, które wykorzystuje pojemnościowe lub indukcyjne przemieszczanie ładunku do przenoszenia ładunku pomiędzy ogniwami akumulatora, jest znacznie bardziej wydajne, ponieważ energia jest przekazywana tam, gdzie jest potrzebna, zamiast być odprowadzana. Oczywiście kompromisem w zamian za tę zwiększoną wydajność jest potrzeba dodatkowych komponentów po wyższych kosztach.

Dlaczego w przypadku akumulatorów konieczne jest prawidłowe równoważenie ogniw

W akumulatory LiFePO4 , gdy tylko ogniwo o najniższym napięciu osiągnie odcięcie napięcia rozładowania wyznaczone przez BMS lub PCM, spowoduje to wyłączenie całego akumulatora. Jeśli podczas rozładowywania ogniwa nie były zrównoważone, może to oznaczać, że niektóre ogniwa mają niewykorzystaną energię i akumulator nie jest tak naprawdę „pusty”. Podobnie, jeśli ogniwa nie są zrównoważone podczas ładowania, ładowanie zostanie przerwane w momencie, gdy ogniwo o najwyższym napięciu osiągnie napięcie odcięcia, a nie wszystkie ogniwa LiFePO4 zostaną w pełni naładowane, a akumulator nie będzie albo.

Co w tym takiego złego? Na początek niezrównoważony akumulator będzie miał mniejszą pojemność i wyższe napięcie odcięcia na poziomie akumulatora. Ponadto ciągłe ładowanie i rozładowywanie niezrównoważonego akumulatora z czasem pogorszy ten problem. Stosunkowo liniowy profil rozładowania ogniw LiFePO4 sprawia, że ​​coraz ważniejsze jest, aby wszystkie ogniwa były dopasowane i zrównoważone – im większa różnica napięć między ogniwami, tym niższa możliwa do uzyskania pojemność.

Teoria jest taka, że ​​wszystkie zrównoważone ogniwa rozładowują się z tą samą szybkością, dlatego też są za każdym razem odcinane przy tym samym napięciu. Nie zawsze jest to prawdą, dlatego posiadanie obwodu równoważącego (lub PCM/BMS) gwarantuje, że podczas ładowania ogniwa akumulatora będą w pełni zrównoważone, aby utrzymać projektowaną pojemność akumulatora i osiągnąć pełne naładowanie. Właściwa konserwacja jest kluczem do uzyskania pełnej żywotności baterii litowej, a równoważenie ogniw ma tutaj duże znaczenie.

Streszczenie

Równoważenie ogniw jest ważne nie tylko dla poprawy wydajności i cykli życia akumulatora, ale dodaje akumulatorowi element bezpieczeństwa. Jedną z pojawiających się technologii zwiększających bezpieczeństwo akumulatorów i wydłużających ich żywotność jest zaawansowane równoważenie ogniw. Ponieważ nowe technologie równoważenia ogniw śledzą stopień równoważenia wymagany przez poszczególne ogniwa, żywotność pakietów akumulatorów ulega wydłużeniu i zwiększa się ogólne bezpieczeństwo akumulatorów.

Jeśli masz dalsze pytania dotyczące równoważenia ogniw, baterii litowych lub czegokolwiek innego, nie krępuj się skontaktuj się z nami .