Як балансаванне ячэек падаўжае тэрмін службы акумулятара Po4?

Калі прыладам патрэбныя працяглыя, высокапрадукцыйныяАкумулятар LifePo4, ім трэба збалансаваць кожную клетку. Чаму акумулятарны блок LifePo4 патрабуе балансавання? Акумулятары LifePo4 схільныя да многіх характарыстык, такіх як перанапружанне, паніжанае напружанне, ток перазарадкі і разрадкі, цеплавы разгон і дысбаланс напружання акумулятара. Адным з найважнейшых фактараў з'яўляецца дысбаланс элементаў, які з цягам часу змяняе напружанне кожнага элемента ў блоку, тым самым хутка зніжаючы ёмістасць акумулятара. Калі акумулятар LifePo4 прызначаны для выкарыстання некалькіх элементаў паслядоўна, важна распрацаваць электрычныя характарыстыкі для паслядоўнага балансавання напружання элементаў. Гэта неабходна не толькі для прадукцыйнасці акумулятарнага блока, але і для аптымізацыі тэрміну службы. Неабходнасць дактрыны заключаецца ў тым, што балансаванне акумулятара адбываецца да і пасля зборкі акумулятара і павінна выконвацца на працягу ўсяго тэрміну службы акумулятара, каб падтрымліваць аптымальную прадукцыйнасць акумулятара! Выкарыстанне балансавання акумулятараў дазваляе нам распрацоўваць акумулятары з большай ёмістасцю для розных ужыванняў, паколькі балансаванне дазваляе акумулятару дасягнуць больш высокага ўзроўню зарада (SOC). Вы можаце ўявіць сабе паслядоўнае злучэнне многіх блокаў LifePo4 Cell, як быццам вы цягнеце санкі з мноствам запрэжак. Санкі можна цягнуць з максімальнай эфектыўнасцю толькі ў тым выпадку, калі ўсе запрэжкі рухаюцца з аднолькавай хуткасцю. Пры чатырох запрэжках, калі адна запрэжка рухаецца павольна, то тры іншыя запрэжкі таксама павінны знізіць сваю хуткасць, тым самым зніжаючы эфектыўнасць, а калі адна запрэжка рухаецца хутчэй, яна ў канчатковым выніку пацягне нагрузку трох іншых запрэжак і пашкодзіць сабе. Такім чынам, калі некалькі элементаў LifePo4 злучаны паслядоўна, значэнні напружання ўсіх элементаў павінны быць аднолькавымі, каб атрымаць больш эфектыўны акумулятар LifePo4. Намінальная напруга акумулятара LifePo4 складае ўсяго каля 3,2 В, але ўсістэмы захоўвання энергіі ў доме, партатыўныя крыніцы харчавання, прамысловыя, тэлекамунікацыйныя, электрамабільныя і мікрасеткавыя прымянення, нам патрэбна значна вышэйшае за намінальнае напружанне. У апошнія гады акумулятарныя батарэі LifePo4 адыгралі важную ролю ў акумулятарных батарэях і сістэмах захоўвання энергіі дзякуючы сваёй лёгкай вазе, высокай шчыльнасці энергіі, працягламу тэрміну службы, высокай ёмістасці, хуткай зарадцы, нізкаму ўзроўню самаразраду і экалагічнасці. Балансаванне ячэек гарантуе, што напружанне і ёмістасць кожнай ячэйкі LifePo4 знаходзяцца на аднолькавым узроўні, інакш далёкасць дзеяння і тэрмін службы акумулятарнага блока LiFePo4 значна скароцяцца, а прадукцыйнасць батарэі пагоршыцца! Такім чынам, балансаванне ячэек LifePo4 з'яўляецца адным з найважнейшых фактараў, якія вызначаюць якасць батарэі. Падчас працы будзе ўзнікаць невялікі разрыў напружання, але мы можам падтрымліваць яго ў прымальным дыяпазоне з дапамогай балансавання ячэек. Падчас балансавання элементы з большай ёмістасцю праходзяць поўны цыкл зарадкі/разрадкі. Без балансавання элементы з найменшай ёмістасцю з'яўляюцца слабым месцам. Балансаванне элементаў з'яўляецца адной з асноўных функцый сістэмы кіравання акумулятарамі (BMS), разам з маніторынгам тэмпературы, зарадкай і іншымі функцыямі, якія дапамагаюць максімальна падоўжыць тэрмін службы акумулятара. Іншыя прычыны для балансавання батарэі: няпоўнае выкарыстанне энергіі ў акумулятары LifePo4 Паглынанне большага току, чым разлічана на акумулятар, або кароткае замыканне, хутчэй за ўсё, прывядзе да заўчаснага выхаду з ладу акумулятара. Калі акумулятар LifePo4 разраджаецца, слабейшыя элементы разраджаюцца хутчэй, чым здаровыя, і яны дасягаюць мінімальнага напружання хутчэй, чым іншыя элементы. Калі элемент дасягае мінімальнага напружання, увесь акумулятар таксама адключаецца ад нагрузкі. Гэта прыводзіць да нявыкарыстанай ёмістасці энергіі акумулятара. Дэградацыя клетак Калі акумулятар LifePo4 перазараджаецца нават крыху вышэй за рэкамендаваную норму, яго эфектыўнасць і тэрмін службы зніжаюцца. Напрыклад, нязначнае павелічэнне напружання зарадкі з 3,2 В да 3,25 В прывядзе да хутчэйшай разрадкі акумулятара на 30%. Такім чынам, калі балансаванне элементаў няправільнае, нязначная перазарадка таксама скароціць тэрмін службы акумулятара. Няпоўная зарадка акумулятара батарэі Акумулятары LifePo4 зараджаюцца пастаянным токам ад 0,5 да 1,0. Напружанне акумулятара LifePo4 павялічваецца па меры зарадкі, дасягаючы піка, калі ён цалкам разраджаецца, а затым зніжаецца. Уявіце сабе тры элементы з ёмістасцю 85 Аг, 86 Аг і 87 Аг адпаведна і 100% зарадам, і ўсе элементы затым разраджаюцца, і іх зарад памяншаецца. Вы хутка заўважыце, што першы элемент першай разраджаецца, бо мае найменшую магутнасць. Калі на батарэі падаецца харчаванне, і праз іх праходзіць той жа ток, ячэйка 1 зноў затрымліваецца падчас зарадкі і лічыцца цалкам зараджанай, бо дзве іншыя ячэйкі цалкам зараджаныя. Гэта азначае, што ячэйка 1 мае паніжаную куламетрычную эфектыўнасць (КЭ) з-за саманагравання ячэйкі, што прыводзіць да няроўнасці паміж ячэйкамі. Цеплавы ўцёкі Найгоршае, што можа адбыцца, — гэта цеплавы ўцёкі. Як мы разумеемлітыевыя элементывельмі адчувальныя да перазарадкі, а таксама да пераразрадкі. У камплекце з 4 элементаў, калі адзін элемент мае напружанне 3,5 В, а іншыя — 3,2 В, зарад будзе зараджаць усе элементы разам, таму што яны падключаны паслядоўна, і ён будзе зараджаць элемент 3,5 В вышэй за рэкамендаванае напружанне, таму што іншыя акумулятары ўсё яшчэ патрабуюць зарадкі. Гэта прыводзіць да цеплавога разгону, калі хуткасць унутранага выпрацоўвання цяпла перавышае хуткасць, з якой цяпло можа вылучацца. З-за гэтага акумулятар LifePo4 становіцца тэрмічна неўраўнаважаным. Што выклікае разбалансаванне элементаў у акумулятарных батарэях? Цяпер мы разумеем, чаму важна падтрымліваць баланс усіх элементаў у акумулятарнай батарэі. Аднак, каб належным чынам вырашыць праблему, нам трэба ведаць, чаму элементы становяцца незбалансаванымі. Як ужо згадвалася раней, пры стварэнні акумулятарнай батарэі шляхам паслядоўнага злучэння элементаў забяспечваецца аднолькавае напружанне ўсіх элементаў. Такім чынам, новая акумулятарная батарэя заўсёды будзе мець збалансаваныя элементы. Аднак па меры выкарыстання батарэі элементы выходзяць з раўнавагі з-за наступных фактараў. Разыходжанне ў SOC Вымярэнне ўзроўню напаўнення элемента складаная справа, таму вельмі складана вымераць узровень напаўнення канкрэтных элементаў у акумулятары. Аптымальны метад гарманізацыі элементаў павінен супадаць з элементамі з аднолькавым узроўнем напаўнення, а не з аднолькавым узроўнем напружання (OCV). Але паколькі пры стварэнні батарэі практычна немагчыма супаставіць элементы толькі па напружанні, змяненне ўзроўню напаўнення можа з часам прывесці да змены OCV. Варыянт унутранага супраціву Вельмі цяжка знайсці элементы з аднолькавым унутраным супраціўленнем (УС), і па меры старэння батарэі УС элемента таксама змяняецца, таму ў акумулятарнай батарэі не ўсе элементы будуць мець аднолькавае ЎС. Як мы ведаем, УС дадае ўнутраную ўстойлівасць элемента, якая вызначае ток, які праходзіць праз яго. Паколькі УС змяняецца, ток праз элемент і яго напружанне таксама змяняюцца. Узровень тэмпературы Здольнасць элемента зараджаць і разраджаць яго таксама залежыць ад тэмпературы вакол яго. У вялікіх акумулятарных блоках, такіх як электрамабілі або сонечныя батарэі, элементы размеркаваны па прасторы, і можа быць розніца ў тэмпературах паміж самімі блокамі, што прымушае адзін элемент зараджацца або разраджацца хутчэй, чым астатнія, ствараючы няроўнасць. З вышэйзгаданых фактараў відавочна, што мы не можам прадухіліць парушэнне балансу клетак падчас працэдуры. Такім чынам, адзіным рашэннем з'яўляецца выкарыстанне знешняй сістэмы, якая патрабуе ад клетак паўторнай раўнавагі пасля таго, як яны разбалансаваліся. Гэтая сістэма называецца сістэмай балансавання батарэй. Як дасягнуць балансу акумулятара LiFePo4? Сістэма кіравання батарэямі (BMS) Звычайна акумулятар LiFePo4 не можа самастойна дасягнуць балансавання батарэі, гэтага можна дасягнуць шляхамсістэма кіравання батарэяй(BMS). Вытворца акумулятара інтэгруе ў гэтую плату BMS функцыю балансавання акумулятара і іншыя функцыі абароны, такія як абарона ад перанапружання зарада, індыкатар зараду, сігналізацыя/абарона ад перагрэву і г.д. Зарадная прылада для літый-іённых акумулятараў з функцыяй балансавання Таксама вядомая як «балансавальная зарадная прылада для акумулятараў», гэтая зарадная прылада мае функцыю балансавання для падтрымкі розных акумулятараў з рознай колькасцю ліней (напрыклад, 1~6S). Нават калі ваш акумулятар не мае платы BMS, вы можаце зараджаць свой літый-іённы акумулятар з дапамогай гэтай зараднай прылады для дасягнення балансавання. Балансавальная дошка Пры выкарыстанні збалансаванай зараднай прылады для акумулятара неабходна таксама падключыць зарадную прыладу і акумулятар да балансавальнай платы, выбраўшы адпаведную разетку на балансавальнай плаце. Модуль ахоўнай схемы (PCM) Плата PCM — гэта электронная плата, падключаная да акумулятара LiFePo4, і яе асноўная функцыя — абараняць акумулятар і карыстальніка ад няспраўнасці. Для бяспечнага выкарыстання акумулятар LiFePo4 павінен працаваць пры вельмі строгіх параметрах напружання. У залежнасці ад вытворцы акумулятара і яго хімічнага складу, гэты параметр напружання вагаецца ад 3,2 В на ячэйку для разраджаных акумулятараў да 3,65 В на ячэйку для акумулятарных акумулятараў. Плата PCM кантралюе гэтыя параметры напружання і адключае акумулятар ад нагрузкі або зараднай прылады, калі яны перавышаюцца. У выпадку адной батарэі LiFePo4 або некалькіх батарэй LiFePo4, падлучаных паралельна, гэта лёгка зрабіць, бо плата PCM кантралюе асобныя напружанні. Аднак, калі некалькі батарэй падлучаны паслядоўна, плата PCM павінна кантраляваць напружанне кожнай батарэі. Тыпы балансавання батарэй Для акумулятараў LiFePo4 былі распрацаваны розныя алгарытмы балансавання акумулятараў. Яны падзяляюцца на пасіўныя і актыўныя метады балансавання акумулятараў у залежнасці ад напружання акумулятара і ўзроўню зараду. Пасіўная балансіроўка батарэі Тэхніка пасіўнага балансавання акумулятара аддзяляе лішні зарад ад цалкам зараджанага акумулятара LiFePo4 праз рэзістыўныя элементы і забяспечвае ўсім элементам зарад, падобны да самага нізкага зарада акумулятара LiFePo4. Гэтая тэхналогія больш надзейная і выкарыстоўвае менш кампанентаў, што зніжае агульны кошт сістэмы. Аднак тэхналогія зніжае эфектыўнасць сістэмы, бо энергія рассейваецца ў выглядзе цяпла, што прыводзіць да страт энергіі. Такім чынам, гэтая тэхналогія падыходзіць для прымянення з нізкім энергаспажываннем. Актыўная балансіроўка батарэі Актыўнае балансаванне зарада — гэта рашэнне праблем, звязаных з LiFePo4-акумулятарамі. Тэхніка актыўнага балансавання элементаў разраджае зарад з LiFePo4-акумулятара з большай энергіяй і пераносіць яго на LiFePoPo4-акумулятар з меншай энергіяй. У параўнанні з тэхналогіяй пасіўнага балансавання элементаў, гэтая тэхніка эканоміць энергію ў модулі акумулятара LiFePo4, тым самым павялічваючы эфектыўнасць сістэмы, і патрабуе менш часу для балансавання паміж элементамі LiFePo4-акумулятарнага блока, што дазваляе выкарыстоўваць больш высокія токі зарадкі. Нават калі LiFePo4-акумулятарны блок знаходзіцца ў стане спакою, нават ідэальна падабраныя LiFePo4-акумулятары губляюць зарад з рознай хуткасцю, таму што хуткасць самаразраду змяняецца ў залежнасці ад градыенту тэмператур: павышэнне тэмпературы акумулятара на 10°C ужо падвойвае хуткасць самаразраду. Аднак актыўнае балансаванне зарада можа аднавіць раўнавагу элементаў, нават калі яны знаходзяцца ў стане спакою. Аднак гэтая тэхніка мае складаную схему, што павялічвае агульны кошт сістэмы. Такім чынам, актыўнае балансаванне элементаў падыходзіць для прымянення з высокай магутнасцю. Існуюць розныя тапалогіі схем актыўнага балансавання, класіфікаваныя ў залежнасці ад кампанентаў назапашвання энергіі, такія як кандэнсатары, індуктары/трансфарматары і электронныя пераўтваральнікі. У цэлым, актыўная сістэма кіравання батарэямі зніжае агульны кошт акумулятарнага блока LiFePo4, паколькі яна не патрабуе павелічэння памеру ячэек для кампенсацыі рассейвання і нераўнамернага старэння сярод акумулятараў LiFePo4. Актыўнае кіраванне батарэямі становіцца крытычна важным, калі старыя ячэйкі замяняюцца новымі, і ўнутры акумулятара LiFePo4 назіраюцца значныя адрозненні. Паколькі актыўныя сістэмы кіравання батарэямі дазваляюць усталёўваць ячэйкі з вялікімі адрозненнямі параметраў у акумулятарныя блокі LiFePo4, аб'ём вытворчасці павялічваецца, а выдаткі на гарантыйнае абслугоўванне і абслугоўванне зніжаюцца. Такім чынам, актыўныя сістэмы кіравання батарэямі паляпшаюць прадукцыйнасць, надзейнасць і бяспеку акумулятарнага блока, адначасова дапамагаючы знізіць выдаткі. Падсумаваць Каб мінімізаваць наступствы дрэйфу напружання элементаў, дысбаланс павінен быць належным чынам ураўнаважаны. Мэта любога рашэння па балансаванні - дазволіць акумулятарнай батарэі LiFePo4 працаваць на запланаваным узроўні прадукцыйнасці і пашырыць яе даступную ёмістасць. Балансаванне батарэі важна не толькі для паляпшэння прадукцыйнасці іжыццёвы цыкл батарэй, гэта таксама дадае каэфіцыент бяспекі акумулятарнаму блоку LiFePo4. Адна з новых тэхналогій для павышэння бяспекі акумулятара і падаўжэння тэрміну яго службы. Паколькі новая тэхналогія балансавання акумулятара адсочвае колькасць балансавання, неабходнага для асобных ячэек LiFePo4, гэта падаўжае тэрмін службы акумулятарнага блока LiFePo4 і павышае агульную бяспеку акумулятара.