Почему балансировка клеток Lifepo4 имеет значение?

Когда литиевый аккумулятор разработан с использованием нескольких ячеек, соединенных последовательно, очень важно спроектировать электронные функции, обеспечивающие постоянную балансировку напряжений ячеек. Это касается не только производительности аккумуляторной батареи, но и оптимального срока службы.

Использование балансировки ячеек позволяет нам разработать батарею большей емкости для конкретного применения, поскольку балансировка позволяет батарее достичь более высокого уровня заряда (SOC). Многие компании предпочитают не использовать балансировку ячеек в начале своего проекта, чтобы снизить затраты, но без инвестиций в аппаратное и программное обеспечение для балансировки ячеек конструкция не позволяет SOC приблизиться к 100 процентам.

Прежде чем изготовить батарею, важно убедиться, что все элементы LiFePO4 соответствуют друг другу по номинальной емкости, напряжению и внутреннему сопротивлению, а также их необходимо сбалансировать после изготовления.

Что такое балансировка клеток?

Балансировка ячеек — это процесс выравнивания напряжений и состояния заряда ячеек, когда они полностью заряжены. Не существует двух одинаковых клеток. Всегда есть небольшие различия в состоянии заряда, скорости саморазряда, емкости, импедансе и температурных характеристиках. Это верно, даже если элементы относятся к одной и той же модели, одному производителю и одной и той же производственной партии. Производители сортируют элементы по одинаковому напряжению, чтобы максимально приблизить их друг к другу, но все же остаются небольшие различия в импедансе, емкости и скорости саморазряда отдельных элементов, что в конечном итоге может привести к расхождению напряжения с течением времени.

Балансировка клеток LifePO4

Аккумуляторные блоки LiFePO4 (или любые литиевые аккумуляторные блоки) имеют печатную плату со симметричной схемой, модулем защитной схемы (PCM) или схема управления аккумулятором (BMS) плата, которая контролирует батарею и ее элементы, читайте в этом блоге, чтобы узнать больше информация об интеллектуальной защите литиевых цепей . В батарее с балансирующей схемой схема просто уравновешивает напряжения отдельных ячеек в батарее с помощью аппаратных средств, когда батарея приближается к 100% SOC. Промышленный стандарт для литий-железо-фосфата должен балансировать напряжение ячейки выше 3,6 В. В PCM или BMS баланс также обычно поддерживается аппаратным обеспечением, однако в схеме существуют дополнительные средства защиты или возможности управления, которые защищают аккумулятор, выходящие за рамки того, что делает балансная схема, например ограничение тока заряда/разряда аккумулятора.

Аккумуляторные блоки SLA не контролируются так же, как литиевые, поэтому они не сбалансированы таким же образом. Батарея SLA балансируется путем зарядки батареи немного более высоким напряжением, чем обычно. Поскольку батарея не имеет внутреннего контроля, ее необходимо будет контролировать с помощью внешнего устройства, называемого ареометром, или человека, чтобы предотвратить выход из-под контроля температуры. Это не делается автоматически, а обычно выполняется в рамках планового графика технического обслуживания.

Балансировка Клетки LifePO4 Техники

Фундаментальное решение балансировки ячеек выравнивает напряжение и состояние заряда ячеек, когда они находятся в полностью заряженном состоянии. Балансировку ячеек обычно разделяют на два типа:

Пассивный

● Активный

● Пассивная балансировка ячеек.

Метод пассивной балансировки ячеек довольно прост и понятен. Разрядите клетки через диссипативный обходной путь. Этот байпас может быть встроенным или внешним по отношению к интегральной схеме (ИС). Такой подход предпочтителен для недорогих системных приложений. Тот факт, что 100% избыточной энергии элемента с более высокой энергией рассеивается в виде тепла, делает пассивный метод менее предпочтительным для использования во время разряда из-за очевидного влияния на время работы батареи.

Активная балансировка Клетки LifePO4

Активная балансировка ячеек, при которой для передачи заряда между ячейками батареи используется емкостное или индуктивное переключение заряда, значительно более эффективна, поскольку энергия передается туда, где она необходима, а не отводится. Конечно, платой за повышение эффективности является необходимость в дополнительных компонентах по более высокой цене.

Почему правильная балансировка ячеек необходима для аккумуляторных блоков

В LiFePO4 аккумуляторы , как только элемент с самым низким напряжением достигнет напряжения разряда, указанного BMS или PCM, он отключит всю батарею. Если элементы были разбалансированы во время разрядки, это может означать, что некоторые элементы имеют неиспользованную энергию и что батарея не совсем «разряжена». Аналогично, если элементы не сбалансированы при зарядке, зарядка будет прервана, как только элемент с самым высоким напряжением достигнет напряжения отключения, и не все элементы LiFePO4 будут полностью заряжены, и батарея не будет или.

Что в этом такого плохого? Начнем с того, что несбалансированная батарея будет иметь меньшую емкость и более высокое напряжение отсечки на уровне батареи. Кроме того, постоянная зарядка и разрядка несбалансированной батареи со временем усугубит ситуацию. Относительно линейный профиль разряда элементов LiFePO4 делает все более важным, чтобы все элементы были согласованы и сбалансированы: чем больше разница между напряжениями элементов, тем ниже получаемая емкость.

Теория заключается в том, что все сбалансированные элементы разряжаются с одинаковой скоростью и, следовательно, каждый раз отключаются при одном и том же напряжении. Это не всегда так, поэтому наличие схемы балансировки (или PCM/BMS) гарантирует, что после зарядки элементы батареи могут быть полностью сбалансированы для поддержания расчетной емкости батареи и полной зарядки. Правильное обслуживание является ключом к обеспечению полного срока службы вашей литиевой батареи, и балансировка элементов является важной частью этого процесса.

Краткое содержание

Балансировка элементов важна не только для улучшения производительности и срока службы батареи, но и добавляет элемент безопасности батарее. Одной из новых технологий, повышающих безопасность аккумуляторов и продлевающих срок их службы, является усовершенствованная балансировка ячеек. Поскольку новые технологии балансировки ячеек отслеживают степень балансировки, необходимую для отдельных ячеек, срок службы аккумуляторных блоков увеличивается, а общая безопасность батарей повышается.

Если у вас есть дополнительные вопросы о балансировке элементов, литиевых батареях или чем-либо еще, пожалуйста, не стесняйтесь связаться с нами .