เหตุใดการปรับสมดุลเซลล์ Lifepo4 จึงมีความสำคัญ？

เมื่อก แบตเตอรี่ลิเธียม ได้รับการออกแบบโดยใช้เซลล์หลายเซลล์ต่ออนุกรมกัน จำเป็นอย่างยิ่งที่จะต้องออกแบบคุณสมบัติทางอิเล็กทรอนิกส์เพื่อให้แรงดันไฟฟ้าของเซลล์สมดุลอย่างต่อเนื่อง ซึ่งไม่เพียงแต่เพื่อประสิทธิภาพของชุดแบตเตอรี่เท่านั้น แต่ยังรวมถึงวงจรอายุการใช้งานที่เหมาะสมอีกด้วย

การใช้การปรับสมดุลเซลล์ช่วยให้เราสามารถออกแบบแบตเตอรี่ที่มีความจุมากขึ้นสำหรับแอปพลิเคชัน เนื่องจากการปรับสมดุลช่วยให้แบตเตอรี่มีสถานะการชาร์จ (SOC) ที่สูงขึ้น บริษัทจำนวนมากเลือกที่จะไม่ใช้การปรับสมดุลเซลล์ในช่วงเริ่มต้นของการออกแบบเพื่อลดต้นทุน แต่หากไม่มีการลงทุนในฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์การปรับสมดุลเซลล์ การออกแบบดังกล่าวไม่อนุญาตให้ SOC เข้าใกล้ 100 เปอร์เซ็นต์

ก่อนสร้างแบตเตอรี่ สิ่งสำคัญคือต้องแน่ใจว่าเซลล์ LiFePO4 ทั้งหมดตรงกันและพิกัดความจุ แรงดันไฟฟ้า และความต้านทานภายใน และต้องสมดุลหลังการผลิตด้วย

การปรับสมดุลของเซลล์คืออะไร？

การปรับสมดุลของเซลล์เป็นกระบวนการในการปรับแรงดันไฟฟ้าและสถานะประจุระหว่างเซลล์ให้เท่ากันเมื่อเซลล์มีประจุเต็ม ไม่มีสองเซลล์ที่เหมือนกัน สภาวะการชาร์จ อัตราการคายประจุเอง ความจุ ความต้านทาน และคุณลักษณะของอุณหภูมิมีความแตกต่างกันเล็กน้อยเสมอ สิ่งนี้จะเกิดขึ้นแม้ว่าเซลล์จะเป็นรุ่นเดียวกัน ผู้ผลิตเดียวกัน และล็อตการผลิตเดียวกันก็ตาม ผู้ผลิตจะจัดเรียงเซลล์ตามแรงดันไฟฟ้าที่ใกล้เคียงกันเพื่อให้ใกล้เคียงกันมากที่สุด แต่ยังคงมีการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยในอิมพีแดนซ์ ความจุ และอัตราการคายประจุในเซลล์แต่ละเซลล์ ซึ่งอาจนำไปสู่ความแตกต่างของแรงดันไฟฟ้าเมื่อเวลาผ่านไปในที่สุด

ปรับสมดุลเซลล์ LifePO4

ชุดแบตเตอรี่ LiFePO4 (หรือชุดแบตเตอรี่ลิเธียมใดๆ) มีแผงวงจรที่มีวงจรสมดุล โมดูลวงจรป้องกัน (PCM) หรือ วงจรการจัดการแบตเตอรี่ (BMS) บอร์ดที่ตรวจสอบแบตเตอรี่และเซลล์ อ่านบล็อกนี้เพื่อดูข้อมูลเพิ่มเติม ข้อมูลเกี่ยวกับการป้องกันวงจรลิเธียมอัจฉริยะ - ในแบตเตอรี่ที่มีวงจรปรับสมดุล วงจรจะปรับแรงดันไฟฟ้าของแต่ละเซลล์ในแบตเตอรี่ให้สมดุลกับฮาร์ดแวร์ เมื่อแบตเตอรี่เข้าใกล้ 100% SOC ซึ่งเป็นมาตรฐานอุตสาหกรรมสำหรับลิเธียมเหล็กฟอสเฟตคือให้สมดุลเหนือแรงดันไฟฟ้าของเซลล์ที่ 3.6 โวลต์ ใน PCM หรือ BMS โดยทั่วไปแล้วความสมดุลจะถูกรักษาโดยฮาร์ดแวร์ อย่างไรก็ตาม มีการป้องกันหรือความสามารถในการจัดการเพิ่มเติมภายในวงจรที่ปกป้องแบตเตอรี่ที่อยู่นอกเหนือการทำงานของวงจรที่สมดุล เช่น การจำกัดประจุ/กระแสคายประจุของแบตเตอรี่

ชุดแบตเตอรี่ SLA ไม่ได้รับการตรวจสอบในลักษณะเดียวกับลิเธียม ดังนั้นจึงไม่มีความสมดุลในลักษณะเดียวกัน แบตเตอรี่ SLA จะสมดุลโดยการชาร์จแบตเตอรี่ด้วยแรงดันไฟฟ้าที่สูงกว่าปกติเล็กน้อย เนื่องจากแบตเตอรี่ไม่มีการตรวจสอบภายใน จึงจำเป็นต้องได้รับการตรวจสอบโดยอุปกรณ์ภายนอกที่เรียกว่าไฮโดรมิเตอร์หรือบุคคล เพื่อป้องกันไม่ให้ความร้อนหลุดออกไป สิ่งนี้ไม่ได้ทำโดยอัตโนมัติ แต่โดยปกติจะดำเนินการตามกำหนดการบำรุงรักษาตามปกติ

การปรับสมดุล เซลล์ LifePO4 เทคนิค

วิธีแก้ปัญหาพื้นฐานของการปรับสมดุลของเซลล์จะปรับแรงดันไฟฟ้าและสถานะการชาร์จระหว่างเซลล์ให้เท่ากันเมื่อเซลล์อยู่ในสถานะชาร์จเต็ม โดยทั่วไปการปรับสมดุลของเซลล์จะแบ่งออกเป็นสองประเภท:

เฉยๆ

● ใช้งานอยู่

● การปรับสมดุลเซลล์แบบพาสซีฟ

วิธีการปรับสมดุลเซลล์แบบพาสซีฟค่อนข้างง่ายและตรงไปตรงมา ปล่อยเซลล์ผ่านเส้นทางบายพาสแบบกระจาย บายพาสนี้สามารถเป็นแบบรวมหรือภายนอกกับวงจรรวม (IC) วิธีการดังกล่าวเป็นที่นิยมในการใช้งานระบบที่มีต้นทุนต่ำ ความจริงที่ว่าพลังงานส่วนเกิน 100% จากเซลล์พลังงานที่สูงกว่าจะกระจายไปเมื่อความร้อน ทำให้วิธีการแบบพาสซีฟไม่เหมาะที่จะใช้ในระหว่างการคายประจุ เนื่องจากมีผลกระทบต่อระยะเวลาการใช้งานแบตเตอรี่อย่างเห็นได้ชัด

การปรับสมดุลที่ใช้งานอยู่ เซลล์ LifePO4

การปรับสมดุลเซลล์แบบแอคทีฟ ซึ่งใช้การปิดประจุแบบคาปาซิทีฟหรือแบบเหนี่ยวนำเพื่อถ่ายโอนประจุระหว่างเซลล์แบตเตอรี่ มีประสิทธิภาพมากกว่าอย่างมาก เนื่องจากพลังงานถูกถ่ายโอนไปยังจุดที่ต้องการแทนที่จะถูกถ่ายออก แน่นอนว่าการต้องแลกกับประสิทธิภาพที่ได้รับการปรับปรุงนี้ก็คือความต้องการส่วนประกอบเพิ่มเติมในราคาที่สูงกว่า

เหตุใดการปรับสมดุลเซลล์อย่างเหมาะสมจึงจำเป็นสำหรับชุดแบตเตอรี่

ใน แบตเตอรี่ LiFePO4 ทันทีที่เซลล์ที่มีแรงดันไฟฟ้าต่ำสุดถึงแรงดันดิสชาร์จที่กำหนดโดย BMS หรือ PCM เซลล์จะปิดแบตเตอรี่ทั้งหมด หากเซลล์ไม่สมดุลระหว่างการคายประจุ อาจหมายความว่าบางเซลล์มีพลังงานที่ไม่ได้ใช้และแบตเตอรี่ไม่ได้ "ว่างเปล่า" จริงๆ ในทำนองเดียวกัน หากเซลล์ไม่สมดุลขณะชาร์จ การชาร์จจะถูกระงับทันทีที่เซลล์ที่มีแรงดันไฟฟ้าสูงสุดถึงแรงดันไฟฟ้าตัด และเซลล์ LiFePO4 บางส่วนจะไม่ได้รับการชาร์จจนเต็ม และแบตเตอรี่จะไม่ถูกชาร์จ ทั้ง.

มีอะไรเลวร้ายเกี่ยวกับเรื่องนี้? ในการเริ่มต้น แบตเตอรี่ที่ไม่สมดุลจะมีความจุต่ำกว่าและมีแรงดันไฟฟ้าตัดที่สูงกว่าที่ระดับแบตเตอรี่ นอกจากนี้ การชาร์จและการคายประจุแบตเตอรี่ที่ไม่สมดุลอย่างต่อเนื่องจะทำให้อาการนี้รุนแรงขึ้นเมื่อเวลาผ่านไป รูปแบบการคายประจุที่ค่อนข้างเป็นเส้นตรงของเซลล์ LiFePO4 ทำให้มีความสำคัญมากขึ้นที่เซลล์ทั้งหมดจะถูกจับคู่และสมดุล ยิ่งความแตกต่างระหว่างแรงดันไฟฟ้าของเซลล์มากเท่าใด ความจุที่ได้รับก็จะยิ่งน้อยลงเท่านั้น

ทฤษฎีคือเซลล์ที่สมดุลทั้งหมดจะคายประจุในอัตราเดียวกัน และด้วยเหตุนี้จึงตัดกระแสไฟฟ้าที่แรงดันไฟฟ้าเท่ากันทุกครั้ง สิ่งนี้ไม่เป็นความจริงเสมอไป ดังนั้น การมีวงจรสมดุล (หรือ PCM/BMS) ช่วยให้มั่นใจได้ว่าเมื่อชาร์จ เซลล์แบตเตอรี่จะสมดุลได้เต็มที่เพื่อรักษาความสามารถในการออกแบบของแบตเตอรี่และชาร์จจนเต็มได้ การบำรุงรักษาที่เหมาะสมเป็นกุญแจสำคัญในการยืดอายุการใช้งานแบตเตอรี่ลิเธียมของคุณ และการปรับสมดุลเซลล์ถือเป็นส่วนสำคัญ

สรุป

การปรับสมดุลของเซลล์ไม่เพียงแต่มีความสำคัญในการปรับปรุงประสิทธิภาพและวงจรชีวิตของแบตเตอรี่เท่านั้น แต่ยังเพิ่มองค์ประกอบด้านความปลอดภัยให้กับแบตเตอรี่อีกด้วย หนึ่งในเทคโนโลยีที่เกิดขึ้นใหม่ในการเพิ่มความปลอดภัยของแบตเตอรี่และยืดอายุแบตเตอรี่คือการปรับสมดุลของเซลล์ขั้นสูง เนื่องจากเทคโนโลยีการปรับสมดุลเซลล์ใหม่จะติดตามปริมาณการปรับสมดุลที่จำเป็นสำหรับเซลล์แต่ละเซลล์ อายุการใช้งานของชุดแบตเตอรี่จึงเพิ่มขึ้น และความปลอดภัยโดยรวมของแบตเตอรี่ก็ดีขึ้น

หากคุณมีคำถามเพิ่มเติมเกี่ยวกับการปรับสมดุลของเซลล์ แบตเตอรี่ลิเธียม หรือสิ่งอื่นใด โปรดอย่าลังเลที่จะถาม ติดต่อเรา -