De ce contează echilibrarea celulelor Lifepo4?

Când un acumulator cu litiu este proiectat folosind mai multe celule în serie, este foarte important să proiectați caracteristicile electronice pentru a echilibra continuu tensiunile celulei.Acest lucru este nu numai pentru performanța acumulatorului, ci și pentru ciclurile de viață optime.

Utilizarea echilibrării celulelor ne permite să proiectăm o baterie cu o capacitate mai mare pentru o aplicație, deoarece echilibrarea permite bateriei să atingă o stare de încărcare mai mare (SOC).Multe companii aleg să nu folosească echilibrarea celulelor la începutul proiectării lor pentru a reduce costurile, dar fără investiția în hardware și software pentru echilibrarea celulelor, proiectarea nu permite SOC să se apropie de 100%.

Înainte de construirea bateriei, este important să vă asigurați că toate celulele LiFePO4 sunt potrivite și gradul de incapacitate, în tensiune și rezistență internă - și trebuie, de asemenea, echilibrate după fabricație.

Ce este echilibrarea celulară?

Echilibrarea celulelor este procesul de egalizare a tensiunilor și a stării de încărcare dintre celule atunci când acestea sunt la o încărcare completă.Nu există două celule identice.Există întotdeauna mici diferențe în ceea ce privește starea de încărcare, rata de autodescărcare, capacitatea, impedanța și caracteristicile temperaturii.Acest lucru este adevărat chiar dacă celulele sunt același model, același producător și același lot de producție.Producătorii vor sorta celulele după tensiune similară pentru a se potrivi cât mai aproape posibil, dar există încă mici variații ale impedanței, capacității și ratei de autodescărcare ale celulelor individuale care pot duce în cele din urmă la o divergență a tensiunii în timp.

Echilibrarea celulelor LifePO4

Pachetele de baterii LiFePO4 (sau orice pachete de baterii cu litiu) au o placă de circuite cu circuit echilibrat, modul de circuit de protecție (PCM) sau circuit de gestionare a bateriei (BMS) placă care monitorizează bateria și celulele acesteia, citiți acest blog pentru mai multe informații despre protecția circuitului inteligent cu litiu .Într-o baterie cu un circuit de echilibrare, circuitul pur și simplu echilibrează tensiunile celulelor individuale din baterie cu hardware atunci când bateria se apropie de 100% SOC, standardul industrial pentru fosfat de litiu fier este de a echilibra peste o tensiune de celulă de 3,6 volți.Într-un PCM sau BMS, echilibrul este de obicei menținut de hardware, cu toate acestea, există protecții suplimentare sau capacități de gestionare în cadrul circuitelor care protejează bateria care depășește ceea ce face un circuit echilibrat, cum ar fi limitarea curentului de încărcare/descărcare a bateriei.

Pachetele de baterii SLA nu sunt monitorizate în același mod ca litiu, așa că nu sunt echilibrate în același mod.O baterie SLA este echilibrată prin încărcarea bateriei cu o tensiune puțin mai mare decât în ​​mod normal.Deoarece bateria nu are nicio monitorizare internă, va trebui monitorizată de un dispozitiv extern numit hidrometru sau persoană pentru a preveni evadarea termică.Acest lucru nu se face automat, ci se realizează de obicei într-un program de întreținere de rutină.

Balansare Celulele LifePO4 Tehnici

Soluția fundamentală a echilibrării celulelor egalizează tensiunea și starea de încărcare dintre celule atunci când acestea sunt într-o stare complet încărcată.Echilibrarea celulelor este de obicei clasificată în două tipuri:

Pasiv

● Activ

● Echilibrare pasivă a celulelor

Metoda de echilibrare a celulelor pasive este oarecum simplă și directă.Descarcă celulele printr-o cale de ocolire disipativă.Acest bypass poate fi integrat sau extern circuitului integrat (IC).O astfel de abordare este favorabilă în aplicațiile de sistem cu costuri reduse.Faptul că 100% din excesul de energie dintr-o celulă cu energie mai mare este disipată sub formă de căldură face ca metoda pasivă să fie mai puțin preferabilă în timpul descărcării din cauza impactului evident asupra duratei de funcționare a bateriei.

Echilibrare activă Celulele LifePO4

Echilibrarea activă a celulelor, care utilizează transferul capacitiv sau inductiv de încărcare pentru a transfera încărcarea între celulele bateriei, este semnificativ mai eficientă, deoarece energia este transferată acolo unde este necesară, în loc să fie eliminată.Desigur, compromisul pentru această eficiență îmbunătățită este nevoia de componente suplimentare la un cost mai mare.

De ce este necesară echilibrarea corectă a celulelor pentru pachetele de baterii

În baterii LiFePO4 , de îndată ce celula cu cea mai scăzută tensiune atinge tensiunea de descărcare întreruptă desemnată de BMS sau PCM, va opri întreaga baterie.Dacă celulele au fost dezechilibrate în timpul descărcării, aceasta poate însemna că unele celule au energie neutilizată și că bateria nu este cu adevărat „goală”.De asemenea, dacă celulele nu sunt echilibrate în timpul încărcării, încărcarea va fi întreruptă de îndată ce celula cu cea mai mare tensiune atinge tensiunea de întrerupere și nu toate celulele LiFePO4 vor fi încărcate complet, iar bateria nu va fi fie.

Ce-i așa de rău în asta?Pentru început, o baterie dezechilibrată va avea o capacitate mai mică și o tensiune de întrerupere mai mare la nivelul bateriei.În plus, încărcarea și descărcarea continuă a unei baterii dezechilibrate va agrava acest lucru în timp.Profilul de descărcare relativ liniar al celulelor LiFePO4 face din ce în ce mai important ca toate celulele să fie potrivite și echilibrate - cu cât diferența dintre tensiunile celulei este mai mare, cu atât capacitatea obținută este mai mică.

Teoria este că celulele echilibrate se descarcă toate la aceeași viteză și, prin urmare, se întrerup la aceeași tensiune de fiecare dată.Acest lucru nu este întotdeauna adevărat, așa că având un circuit de echilibrare (sau PCM/BMS) se asigură că, la încărcare, celulele bateriei pot fi echilibrate complet pentru a menține capacitatea de proiectare a bateriei și pentru a deveni complet încărcate.Întreținerea corespunzătoare este esențială pentru a obține întreaga durată de viață a bateriei cu litiu, iar echilibrarea celulelor este o mare parte din asta.

rezumat

Echilibrarea celulelor nu este importantă doar pentru îmbunătățirea performanței și a ciclurilor de viață ale bateriei, ci adaugă un element de siguranță bateriei.Una dintre tehnologiile emergente pentru îmbunătățirea siguranței bateriei și extinderea duratei de viață a bateriei este echilibrarea avansată a celulelor.Deoarece noile tehnologii de echilibrare a celulelor urmăresc cantitatea de echilibrare necesară celulelor individuale, durata de viață utilă a pachetelor de baterii este crescută și siguranța generală a bateriei este îmbunătățită.

Dacă aveți întrebări suplimentare despre echilibrarea celulelor, bateriile cu litiu sau orice altceva, vă rugăm să nu ezitați contactaţi-ne .