Varför är det viktigt att balansera Lifepo4-celler?

När en litiumbatteripaket är designad med hjälp av flera celler i serie, är det mycket viktigt att designa de elektroniska funktionerna för att kontinuerligt balansera cellspänningarna.Detta är inte bara för batteripaketets prestanda utan också för optimala livscykler.

Användningen av cellbalansering gör det möjligt för oss att designa ett batteri med större kapacitet för en applikation eftersom balansering gör att batteriet kan uppnå ett högre laddningstillstånd (SOC).Många företag väljer att inte använda cellbalansering i början av sin design för att minska kostnaderna, men utan investeringen i cellbalanserande hårdvara och mjukvara tillåter inte designen att SOC närmar sig 100 procent.

Innan batteriet byggs är det viktigt att se till att alla LiFePO4-celler är matchade och inkapacitetsklassificering, i spänning och internt motstånd – och de måste också balanseras efter tillverkning.

Vad är cellbalansering?

Cellbalansering är processen att utjämna spänningarna och laddningstillståndet mellan cellerna när de är vid full laddning.Inga två celler är identiska.Det finns alltid små skillnader i laddningstillstånd, självurladdningshastighet, kapacitet, impedans och temperaturegenskaper.Detta gäller även om cellerna är av samma modell, samma tillverkare och samma produktionsparti.Tillverkare kommer att sortera celler efter liknande spänning för att matcha så nära som möjligt, men det finns fortfarande små variationer i de individuella cellernas impedans, kapacitet och självurladdningshastighet som så småningom kan leda till en divergens i spänning över tiden.

Balanserar LifePO4-celler

LiFePO4-batteripaket (eller andra litiumbatteripaket) har ett kretskort med antingen en balanserad krets, skyddskretsmodul (PCM) eller batterihanteringskrets (BMS) styrelse som övervakar batteriet och dess celler läs den här bloggen för mer information om smart litiumkretsskydd .I ett batteri med en balanseringskrets balanserar kretsen helt enkelt spänningarna för de enskilda cellerna i batteriet med hårdvara när batteriet närmar sig 100% SOC industristandarden för litiumjärnfosfat är att balansera över en cellspänning på 3,6 volt.I en PCM eller BMS upprätthålls balansen också vanligtvis av hårdvara, men det finns ytterligare skydd eller hanteringsmöjligheter inom kretsen som skyddar batteriet som går utöver vad en balanserad krets gör, som att begränsa batteriets laddnings-/urladdningsström.

SLA-batteripaket övervakas inte på samma sätt som litium, så de är inte balanserade på samma sätt.Ett SLA-batteri balanseras genom att ladda batteriet med en något högre spänning än normalt.Eftersom batteriet inte har någon intern övervakning, måste det övervakas av en extern enhet som kallas en hydrometer eller person för att förhindra termisk rusning.Detta görs inte automatiskt utan utförs vanligtvis i ett rutinunderhållsschema.

Balansering LifePO4-celler Tekniker

Den grundläggande lösningen av cellbalansering utjämnar spänningen och laddningstillståndet mellan cellerna när de är i ett fulladdat tillstånd.Cellbalansering delas vanligtvis in i två typer:

Passiv

● Aktiv

● Passiv cellbalansering

Den passiva cellbalanseringsmetoden är något enkel och okomplicerad.Ladda ut cellerna genom en dissipativ bypass-väg.Denna bypass kan antingen vara integrerad eller extern till den integrerade kretsen (IC).Ett sådant tillvägagångssätt är fördelaktigt i lågkostnadssystemtillämpningar.Det faktum att 100 % av överskottsenergin från en cell med högre energi försvinner som värme gör den passiva metoden mindre att föredra att använda under urladdning på grund av den uppenbara påverkan på batteridriftstiden.

Aktiv balansering LifePO4-celler

Aktiv cellbalansering, som använder kapacitiv eller induktiv laddningsväxling för att överföra laddning mellan battericeller, är betydligt effektivare eftersom energin överförs dit den behövs istället för att avtappas.Naturligtvis är avvägningen för denna förbättrade effektivitet behovet av ytterligare komponenter till en högre kostnad.

Varför korrekt cellbalansering är nödvändig för batteripaket

I LiFePO4-batterier , så snart cellen med den lägsta spänningen träffar urladdningsspänningen avstängd av BMS eller PCM, kommer den att stänga av hela batteriet.Om cellerna var obalanserade under urladdningen kan detta betyda att vissa celler har oanvänd energi och att batteriet inte är riktigt "tomt".På samma sätt, om cellerna inte är balanserade under laddning, kommer laddningen att avbrytas så snart cellen med den högsta spänningen når brytspänningen, och inte alla LiFePO4-celler kommer att vara fulladdade, och batteriet kommer inte att vara fulladdat. antingen.

Vad är det för dåligt med det?Till att börja med kommer ett obalanserat batteri att ha en lägre kapacitet och en högre avstängningsspänning på batterinivå.Dessutom kommer kontinuerlig laddning och urladdning av ett obalanserat batteri att förvärra detta med tiden.Den relativt linjära urladdningsprofilen för LiFePO4-celler gör det allt viktigare att alla celler är matchade och balanserade – ju större skillnaden är mellan cellspänningarna, desto lägre blir kapaciteten.

Teorin är att alla balanserade celler laddas ur med samma hastighet och därför avbryts med samma spänning varje gång.Detta är inte alltid sant, så att ha en balanseringskrets (eller PCM/BMS) säkerställer att battericellerna vid laddning kan vara helt balanserade för att bibehålla batteriets designkapacitet och bli fulladdat.Korrekt underhåll är nyckeln för att få ut hela livslängden på ditt litiumbatteri, och cellbalansering är en stor del av det.

Sammanfattning

Cellbalansering är inte bara viktigt för att förbättra batteriets prestanda och livscykler, det tillför ett säkerhetselement till batteriet.En av de framväxande teknologierna för att förbättra batterisäkerheten och förlänga batteritiden är avancerad cellbalansering.Eftersom nya cellbalanseringstekniker spårar mängden balansering som behövs av enskilda celler, ökar batteripaketens livslängd och den övergripande batterisäkerheten förbättras.

Om du har ytterligare frågor om cellbalansering, litiumbatterier eller något annat är du välkommen att höra av dig kontakta oss .