Tại sao việc cân bằng tế bào Lifepo4 lại quan trọng?

Khi một gói pin lithium được thiết kế sử dụng nhiều ô nối tiếp, việc thiết kế các tính năng điện tử để liên tục cân bằng điện áp của ô là rất quan trọng. Điều này không chỉ ảnh hưởng đến hiệu suất của bộ pin mà còn mang lại vòng đời tối ưu.

Việc sử dụng tính năng cân bằng tế bào cho phép chúng tôi thiết kế pin có dung lượng lớn hơn cho một ứng dụng vì tính năng cân bằng cho phép pin đạt được trạng thái sạc (SOC) cao hơn. Rất nhiều công ty chọn không sử dụng cân bằng tế bào khi bắt đầu thiết kế để giảm chi phí nhưng nếu không đầu tư vào phần cứng và phần mềm cân bằng tế bào, thiết kế không cho phép SOC đạt tới 100%.

Trước khi chế tạo pin, điều quan trọng là phải đảm bảo tất cả các tế bào LiFePO4 đều khớp và mức đánh giá dung lượng, về điện áp và điện trở trong – đồng thời chúng cũng phải được cân bằng sau khi sản xuất.

Cân bằng tế bào là gì?

Cân bằng tế bào là quá trình cân bằng điện áp và trạng thái tích điện giữa các tế bào khi chúng được sạc đầy. Không có hai ô nào giống hệt nhau. Luôn có những khác biệt nhỏ về trạng thái sạc, tốc độ tự phóng điện, công suất, trở kháng và đặc tính nhiệt độ. Điều này đúng ngay cả khi các ô có cùng kiểu dáng, cùng nhà sản xuất và cùng lô sản xuất. Các nhà sản xuất sẽ sắp xếp các tế bào theo điện áp tương tự để khớp càng gần nhau càng tốt, nhưng vẫn có những khác biệt nhỏ về trở kháng, công suất và tốc độ tự phóng điện của từng tế bào mà cuối cùng có thể dẫn đến sự phân kỳ điện áp theo thời gian.

Cân bằng tế bào LifePO4

Bộ pin LiFePO4 (hoặc bất kỳ bộ pin lithium nào) có bảng mạch với mạch cân bằng, mô-đun mạch bảo vệ (PCM) hoặc mạch quản lý pin (BMS) bảng theo dõi pin và các tế bào của nó, hãy đọc blog này để biết thêm thông tin về bảo vệ mạch lithium thông minh . Trong pin có mạch cân bằng, mạch chỉ cân bằng điện áp của từng tế bào trong pin với phần cứng khi pin đạt đến mức 100% SOC, tiêu chuẩn ngành đối với lithium sắt photphat là cân bằng trên điện áp tế bào 3,6 volt. Trong PCM hoặc BMS, sự cân bằng cũng thường được duy trì bằng phần cứng, tuy nhiên, có các khả năng quản lý hoặc bảo vệ bổ sung trong mạch để bảo vệ pin vượt xa chức năng của mạch cân bằng, chẳng hạn như hạn chế dòng sạc/xả pin.

Bộ pin SLA không được giám sát giống như lithium nên chúng không được cân bằng theo cùng một cách. Pin SLA được cân bằng bằng cách sạc pin với điện áp cao hơn bình thường một chút. Vì pin không có bất kỳ giám sát bên trong nào nên nó sẽ cần được giám sát bởi một thiết bị bên ngoài gọi là tỷ trọng kế hoặc con người để ngăn chặn sự thoát nhiệt. Việc này không được thực hiện tự động mà thường được thực hiện theo lịch trình bảo trì định kỳ.

Cân bằng Tế bào LifePO4 Kỹ thuật

Giải pháp cơ bản của việc cân bằng tế bào là cân bằng điện áp và trạng thái tích điện giữa các tế bào khi chúng ở trạng thái được sạc đầy. Cân bằng tế bào thường được phân thành hai loại:

Thụ động

● Đang hoạt động

● Cân bằng tế bào thụ động

Phương pháp cân bằng tế bào thụ động khá đơn giản và dễ hiểu. Xả các tế bào thông qua một tuyến đường bỏ qua tiêu tan. Đường vòng này có thể được tích hợp hoặc bên ngoài mạch tích hợp (IC). Cách tiếp cận như vậy là thuận lợi trong các ứng dụng hệ thống chi phí thấp. Thực tế là 100% năng lượng dư thừa từ pin năng lượng cao hơn bị tiêu tán dưới dạng nhiệt khiến phương pháp thụ động ít được ưa chuộng hơn khi sử dụng trong quá trình phóng điện vì ảnh hưởng rõ ràng đến thời gian chạy của pin.

Cân bằng hoạt động Tế bào LifePO4

Cân bằng tế bào chủ động, sử dụng chuyển đổi điện dung hoặc cảm ứng để truyền điện tích giữa các tế bào pin, hiệu quả hơn đáng kể vì năng lượng được truyền đến nơi cần thiết thay vì bị xả ra. Tất nhiên, sự đánh đổi cho hiệu quả được cải thiện này là nhu cầu về các bộ phận bổ sung với chi phí cao hơn.

Tại sao cân bằng tế bào thích hợp lại cần thiết cho bộ pin

TRONG Pin LiFePO4 , ngay khi tế bào có điện áp thấp nhất chạm ngưỡng điện áp phóng điện do BMS hoặc PCM chỉ định, nó sẽ tắt toàn bộ pin. Nếu các tế bào không cân bằng trong quá trình phóng điện, điều này có thể có nghĩa là một số tế bào có năng lượng không được sử dụng và pin không thực sự "trống". Tương tự như vậy, nếu các tế bào không được cân bằng khi sạc, quá trình sạc sẽ bị gián đoạn ngay khi tế bào có điện áp cao nhất đạt đến điện áp cắt và không phải tất cả các tế bào LiFePO4 đều được sạc đầy và pin sẽ không hoạt động. hoặc.

Có gì tệ về điều đó? Để bắt đầu, pin không cân bằng sẽ có dung lượng thấp hơn và điện áp cắt ở mức pin cao hơn. Ngoài ra, việc liên tục sạc và xả pin không cân bằng sẽ làm trầm trọng thêm tình trạng này theo thời gian. Cấu hình phóng điện tương đối tuyến tính của pin LiFePO4 khiến cho việc tất cả các pin phải phù hợp và cân bằng ngày càng trở nên quan trọng – sự chênh lệch giữa các điện áp của pin càng lớn thì công suất đạt được càng thấp.

Lý thuyết cho rằng tất cả các tế bào cân bằng đều phóng điện với tốc độ như nhau và do đó luôn bị cắt ở cùng một điện áp. Điều này không phải lúc nào cũng đúng, do đó, việc có mạch cân bằng (hoặc PCM/BMS) đảm bảo rằng khi sạc, các tế bào pin có thể được cân bằng hoàn toàn để duy trì công suất thiết kế của pin và được sạc đầy. Bảo trì đúng cách là chìa khóa để kéo dài tuổi thọ tối đa của pin lithium và cân bằng tế bào là một phần quan trọng trong đó.

Bản tóm tắt

Cân bằng tế bào không chỉ quan trọng trong việc cải thiện hiệu suất và vòng đời của pin mà còn bổ sung thêm yếu tố an toàn cho pin. Một trong những công nghệ mới nổi giúp tăng cường độ an toàn của pin và kéo dài tuổi thọ pin là cân bằng tế bào tiên tiến. Do các công nghệ cân bằng tế bào mới theo dõi lượng cân bằng cần thiết của từng tế bào nên tuổi thọ sử dụng của bộ pin sẽ tăng lên và độ an toàn tổng thể của pin được nâng cao.

Nếu bạn có thêm bất kỳ câu hỏi nào về cân bằng tế bào, pin lithium hoặc bất cứ điều gì khác, vui lòng liên hệ liên hệ với chúng tôi .