Por que o equilíbrio das células Lifepo4 é importante？

Quando um bateria de lítio é projetado usando múltiplas células em série, é muito importante projetar os recursos eletrônicos para equilibrar continuamente as tensões da célula. Isto não se aplica apenas ao desempenho da bateria, mas também aos ciclos de vida ideais.

O uso do balanceamento de células nos permite projetar uma bateria com maior capacidade para uma aplicação porque o balanceamento permite que a bateria atinja um estado de carga (SOC) mais elevado. Muitas empresas optam por não usar o balanceamento de células no início de seu projeto para reduzir custos, mas sem o investimento em hardware e software de balanceamento de células, o projeto não permite que o SOC se aproxime de 100%.

Antes de a bateria ser construída, é importante garantir que todas as células LiFePO4 sejam compatíveis e com classificação de incapacidade, tensão e resistência interna - e também devem ser balanceadas após a fabricação.

O que é balanceamento celular？

O balanceamento de células é o processo de equalização das tensões e do estado de carga entre as células quando elas estão com carga total. Não existem duas células idênticas. Sempre há pequenas diferenças no estado de carga, taxa de autodescarga, capacidade, impedância e características de temperatura. Isto é verdade mesmo que as células sejam do mesmo modelo, mesmo fabricante e mesmo lote de produção. Os fabricantes classificarão as células pela voltagem semelhante para que correspondam o mais próximo possível, mas ainda existem pequenas variações na impedância, capacidade e taxa de autodescarga das células individuais que podem eventualmente levar a uma divergência na voltagem ao longo do tempo.

Equilibrando células LifePO4

As baterias LiFePO4 (ou quaisquer baterias de lítio) possuem uma placa de circuito com um circuito balanceado, módulo de circuito de proteção (PCM) ou circuito de gerenciamento de bateria (BMS) placa que monitora a bateria e suas células leia este blog para mais informações sobre proteção inteligente de circuito de lítio . Em uma bateria com um circuito de balanceamento, o circuito simplesmente equilibra as tensões das células individuais da bateria com o hardware quando a bateria se aproxima de 100% SOC. O padrão da indústria para fosfato de ferro-lítio é equilibrar acima de uma tensão de célula de 3,6 volts. Em um PCM ou BMS, o equilíbrio também é normalmente mantido pelo hardware; no entanto, existem proteções adicionais ou recursos de gerenciamento dentro do circuito que protege a bateria que vai além do que um circuito balanceado faz, como limitar a corrente de carga/descarga da bateria.

As baterias SLA não são monitoradas da mesma forma que as de lítio, portanto não são balanceadas da mesma maneira. Uma bateria SLA é balanceada carregando a bateria com uma tensão ligeiramente mais alta que o normal. Como a bateria não possui monitoramento interno, ela precisará ser monitorada por um dispositivo externo denominado hidrômetro ou pessoa para evitar fuga térmica. Isso não é feito automaticamente, mas geralmente é realizado em um cronograma de manutenção de rotina.

Equilíbrio Células LifePO4 Técnicas

A solução fundamental de balanceamento de células equaliza a tensão e o estado de carga entre as células quando elas estão totalmente carregadas. O balanceamento celular é normalmente categorizado em dois tipos:

Passiva

● Ativo

● Balanceamento Passivo de Células

O método de balanceamento celular passivo é um tanto simples e direto. Descarregue as células através de uma rota de desvio dissipativo. Este bypass pode ser integrado ou externo ao circuito integrado (IC). Tal abordagem é favorável em aplicações de sistemas de baixo custo. O fato de que 100% do excesso de energia de uma célula de maior energia é dissipado como calor torna o método passivo menos preferível para uso durante a descarga devido ao impacto óbvio no tempo de funcionamento da bateria.

Balanceamento Ativo Células LifePO4

O balanceamento ativo de células, que utiliza transporte de carga capacitivo ou indutivo para transferir carga entre as células da bateria, é significativamente mais eficiente porque a energia é transferida para onde é necessária, em vez de ser drenada. É claro que a compensação para esta eficiência melhorada é a necessidade de componentes adicionais a um custo mais elevado.

Por que o balanceamento celular adequado é necessário para baterias

Em Baterias LiFePO4 , assim que a célula com a tensão mais baixa atingir o corte de tensão de descarga designado pelo BMS ou PCM, ela desligará toda a bateria. Se as células estiverem desequilibradas durante a descarga, isto pode significar que algumas células têm energia não utilizada e que a bateria não está verdadeiramente “vazia”. Da mesma forma, se as células não estiverem equilibradas durante o carregamento, o carregamento será interrompido assim que a célula com a tensão mais alta atingir a tensão de corte, e nem todas as células LiFePO4 estarão totalmente carregadas e a bateria não será qualquer.

O que há de tão ruim nisso? Para começar, uma bateria desequilibrada terá uma capacidade menor e uma tensão de corte mais alta no nível da bateria. Além disso, carregar e descarregar continuamente uma bateria desequilibrada irá agravar esta situação ao longo do tempo. O perfil de descarga relativamente linear das células LiFePO4 torna cada vez mais importante que todas as células sejam combinadas e balanceadas – quanto maior a diferença entre as tensões das células, menor será a capacidade obtida.

A teoria é que todas as células balanceadas descarregam na mesma taxa e, portanto, cortam sempre na mesma voltagem. Isso nem sempre é verdade, portanto, ter um circuito de balanceamento (ou PCM/BMS) garante que, após o carregamento, as células da bateria possam ser totalmente balanceadas para manter a capacidade projetada da bateria e ficarem totalmente carregadas. A manutenção adequada é a chave para prolongar a vida útil da sua bateria de lítio, e o balanceamento das células é uma grande parte disso.

Resumo

O equilíbrio das células não é importante apenas para melhorar o desempenho e os ciclos de vida da bateria, mas também adiciona um elemento de segurança à bateria. Uma das tecnologias emergentes para aumentar a segurança e prolongar a vida útil da bateria é o balanceamento avançado de células. Como as novas tecnologias de balanceamento de células monitoram a quantidade de balanceamento necessária para células individuais, a vida útil das baterias aumenta e a segurança geral da bateria é aprimorada.

Se você tiver mais alguma dúvida sobre balanceamento de células, baterias de lítio ou qualquer outra coisa, sinta-se à vontade para Contate-nos .