Når enheder har brug for en langvarig og højtydende funktionLifePo4 batteripakke, de skal afbalancere hver celle. 
Hvorfor skal LifePo4-batteripakken balanceres? LifePo4-batterier er udsat for mange karakteristika, såsom overspænding, underspænding, overopladnings- og afladningsstrøm, termisk løb og ubalance i batterispændingen. En af de vigtigste faktorer er celleubalance, som ændrer spændingen for hver celle i pakken over tid og derved hurtigt reducerer batterikapaciteten. Når LifePo4-batteripakken er designet til at bruge flere celler i serie, er det vigtigt at designe de elektriske egenskaber, så cellespændingerne konsekvent afbalanceres. Dette er ikke kun for batteripakkens ydeevne, men også for at optimere livscyklussen. Behovet for en doktrin er, at batteribalancering sker før og efter batteriet er bygget, og skal gøres gennem hele batteriets livscyklus for at opretholde optimal batteriydelse! Brugen af batteribalancering giver os mulighed for at designe batterier med højere kapacitet til applikationer, fordi balancering giver batteriet mulighed for at opnå en højere ladetilstand (SOC). Du kan forestille dig at forbinde mange LifePo4-celleenheder i serie, som om du trækker en slæde med mange slædehunde. Slæden kan kun trækkes med maksimal effektivitet, hvis alle slædehundene kører med samme hastighed. Med fire slædehunde, hvis én slædehund kører langsomt, skal de andre tre slædehunde også reducere deres hastighed, hvilket reducerer effektiviteten, og hvis én slædehund kører hurtigere, vil den ende med at trække lasten fra de andre tre slædehunde og skade sig selv. Derfor, når flere LifePo4-celler er forbundet i serie, skal spændingsværdierne for alle celler være ens for at opnå en mere effektiv LifePo4-batteripakke. 
Det nominelle LifePo4-batteri er kun klassificeret til omkring 3,2 V, men ienergilagringssystemer til hjemmet, bærbare strømforsyninger, industri, telekommunikation, elbiler og mikronetapplikationer, har vi brug for meget højere end den nominelle spænding. I de senere år har genopladelige LifePo4-batterier spillet en afgørende rolle i strømbatterier og energilagringssystemer på grund af deres lette vægt, høje energitæthed, lange levetid, høje kapacitet, hurtige opladning, lave selvafladningsniveauer og miljøvenlighed. Cellebalancering sikrer, at spændingen og kapaciteten for hver LifePo4-celle er på samme niveau, ellers vil rækkevidden og levetiden for LiFePo4-batteripakken blive kraftigt reduceret, og batteriets ydeevne vil blive forringet! Derfor er LifePo4-cellebalancering en af de vigtigste faktorer for at bestemme batteriets kvalitet. Under drift vil der opstå et lille spændingsgab, men vi kan holde det inden for et acceptabelt område ved hjælp af cellebalancering. Under balanceringen gennemgår cellerne med høj kapacitet en fuld opladnings-/afladningscyklus. Uden cellebalancering er cellen med den langsomste kapacitet et svagt punkt. Cellebalancering er en af BMS'ens kernefunktioner, sammen med temperaturovervågning, opladning og andre funktioner, der hjælper med at maksimere pakkens levetid. Andre grunde til batteribalancering: LifePo4 batteripakke ufuldstændigt energiforbrug At absorbere mere strøm end batteriet er designet til eller kortslutte batteriet vil højst sandsynligt forårsage for tidlig batterisvigt. Når en LifePo4-batteripakke aflades, vil svagere celler aflades hurtigere end raske celler, og de vil nå minimumspændingen hurtigere end andre celler. Når en celle når minimumspændingen, afbrydes hele batteripakken også fra belastningen. Dette resulterer i en ubrugt kapacitet af batteripakkens energi. Celle-nedbrydning Når en LifePo4-celle overoplades, selv en smule over den anbefalede værdi, reduceres cellens effektivitet og levetid. For eksempel vil en mindre stigning i ladespændingen fra 3,2V til 3,25V nedbryde batteriet hurtigere med 30%. Så hvis cellebalanceringen ikke er nøjagtig, vil mindre overopladning også reducere batteriets levetid. Ufuldstændig opladning af en batteripakke LifePo4-batterier oplades med en kontinuerlig strøm på mellem 0,5 og 1,0 hastigheder. LifePo4-batteriets spænding stiger, efterhånden som opladningen fortsætter, og når toppen, når den er fuldt opladet, og falder derefter. Forestil dig tre celler med henholdsvis 85 Ah, 86 Ah og 87 Ah og 100 procent SoC, og alle cellerne bliver derefter afladet, og deres SoC falder. Du vil hurtigt opdage, at celle 1 er den første til at løbe tør for strøm, da den har den laveste kapacitet. Når der sættes strøm på cellepakkerne, og den samme strøm flyder gennem cellerne, hænger celle 1 igen tilbage under opladningen og kan betragtes som fuldt opladet, da de to andre celler er fuldt opladede. Det betyder, at celle 1 har en lavere coulometrisk effektivitet (CE) på grund af cellens selvopvarmning, hvilket resulterer i celleulighed. Termisk løbskhed Det værste, der kan ske, er termisk runaway. Som vi forstår.lithiumcellerer meget følsomme over for overopladning såvel som overafladning. I en pakke med 4 celler, hvis én celle er 3,5 V, mens de andre er 3,2 V, vil opladningen belaste alle cellerne sammen, fordi de er i serie, og den vil belaste 3,5 V-cellen med en højere spænding end anbefalet, fordi de andre batterier stadig skal oplades. Dette fører til termisk løbskhed, når hastigheden på intern varmeproduktion overstiger den hastighed, hvormed varmen kan frigives. Dette får LifePo4-batteripakken til at blive termisk ukontrolleret. Hvad udløser celleubalancering i batteripakker? Nu forstår vi, hvorfor det er vigtigt at holde alle cellerne i en batteripakke afbalancerede. Men for at løse problemet korrekt, skal vi først og fremmest vide, hvorfor cellerne bliver ubalancerede. Som tidligere nævnt, når en batteripakke fremstilles ved at sætte cellerne i serie, sikres det, at alle cellerne forbliver på de samme spændingsniveauer. Så en ny batteripakke vil altid have balancerede celler. Men når pakken tages i brug, kommer cellerne ud af balance på grund af de følgende faktorer. SOC-afvigelse Det er kompliceret at måle en celles SOC; derfor er det meget indviklet at måle SOC'en for specifikke celler i et batteri. En optimal celleharmoniseringsmetode bør matche cellerne med den samme SOC i stedet for de præcis samme spændingsgrader (OCV). Men da det næsten ikke er muligt, at cellerne kun matches på spændingsniveauer, når man laver en pakke, kan variationen i SOC resultere i en ændring i OCV med tiden. Variant af indvendig modstand Det er ekstremt vanskeligt at finde celler med den samme indre modstand (IR), og efterhånden som batteriet ældes, ændres cellens IR også, og derfor vil ikke alle celler i et batteri have den samme IR. Som vi forstår, bidrager IR'en til cellens indre modstand, hvilket bestemmer strømmen, der strømmer gennem en celle. Fordi IR'en varieres, ændres strømmen gennem cellen og dens spænding også. Temperaturniveau Cellens opladnings- og udladningskapacitet afhænger også af temperaturen omkring den. I en større batteripakke, som f.eks. i elbiler eller solcelleanlæg, er cellerne fordelt over et affaldsområde, og der kan være en temperaturforskel mellem selve pakken, hvilket får én celle til at oplade eller aflade hurtigere end de resterende celler, hvilket forårsager en ulighed. Ud fra ovenstående faktorer er det tydeligt, at vi ikke kan forhindre celler i at komme i ubalance under processen. Så den eneste løsning er at bruge et eksternt system, der kræver, at cellerne bliver balanceret igen, når de er kommet i ubalance. Dette system kaldes batteribalanceringssystemet. 
Hvordan opnår man balance i LiFePo4-batteripakken? Batteristyringssystem (BMS) Generelt kan LiFePo4-batteripakker ikke opnå batteribalancering i sig selv, det kan opnås vedbatteristyringssystem(BMS). Batteriproducenten integrerer batteriets balanceringsfunktion og andre beskyttelsesfunktioner såsom overspændingsbeskyttelse, SOC-indikator, overtemperaturalarm/-beskyttelse osv. på dette BMS-kort. Li-ion-batterioplader med balanceringsfunktion Også kendt som en "balanceret batterioplader", integrerer opladeren en balancefunktion til at understøtte forskellige batterier med forskellige strengantal (f.eks. 1~6S). Selv hvis dit batteri ikke har et BMS-kort, kan du oplade dit Li-ion-batteri med denne batterioplader for at opnå balancering. Balanceringsbræt Når du bruger en balanceret batterioplader, skal du også tilslutte opladeren og dit batteri til balanceringskortet ved at vælge en specifik stikkontakt fra balanceringskortet. Beskyttelseskredsløbsmodul (PCM) PCM-kortet er et elektronisk kort, der er forbundet til LiFePo4-batteripakken, og dets hovedfunktion er at beskytte batteriet og brugeren mod funktionsfejl. For at sikre sikker brug skal LiFePo4-batteriet fungere under meget strenge spændingsparametre. Afhængigt af batteriproducenten og kemien varierer denne spændingsparameter mellem 3,2 V pr. celle for afladede batterier og 3,65 V pr. celle for genopladelige batterier. PCM-kortet overvåger disse spændingsparametre og afbryder batteriet fra belastningen eller opladeren, hvis de overskrides. I tilfælde af et enkelt LiFePo4-batteri eller flere LiFePo4-batterier, der er forbundet parallelt, er dette nemt at opnå, fordi PCM-kortet overvåger de individuelle spændinger. Men når flere batterier er forbundet i serie, skal PCM-kortet overvåge spændingen for hvert batteri. Typer af batteribalancering Der er udviklet forskellige batteribalanceringsalgoritmer til LiFePo4-batteripakker. De er opdelt i passive og aktive batteribalanceringsmetoder baseret på batterispænding og SOC. 
Passiv batteribalancering Den passive batteribalanceringsteknik adskiller den overskydende ladning fra et fuldt opladet LiFePo4-batteri gennem resistive elementer og giver alle celler en lignende ladning som det laveste LiFePo4-batteri. Denne teknik er mere pålidelig og bruger færre komponenter, hvilket reducerer de samlede systemomkostninger. Teknologien reducerer dog systemets effektivitet, da energien afgives i form af varme, der genererer energitab. Derfor er denne teknologi velegnet til applikationer med lavt strømforbrug. 
Aktiv batteribalancering Aktiv ladningsbalancering er en løsning på de udfordringer, der er forbundet med LiFePo4-batterier. Den aktive cellebalanceringsteknik aflader ladningen fra LiFePo4-batteriet med højere energi og overfører den til LiFePo4-batteriet med lavere energi. Sammenlignet med passiv cellebalanceringsteknologi sparer denne teknik energi i LiFePo4-batterimodulet, hvilket øger systemets effektivitet og kræver mindre tid til at balancere mellem LiFePo4-batteripakkecellerne, hvilket muliggør højere ladestrømme. Selv når LiFePo4-batteripakken er i hvile, mister selv perfekt matchede LiFePo4-batterier ladning med forskellige hastigheder, fordi selvafladningshastigheden varierer afhængigt af temperaturgradienten: en stigning på 10 °C i batteritemperaturen fordobler allerede selvafladningshastigheden. Aktiv ladningsbalancering kan dog genoprette cellerne til ligevægt, selvom de er i hvile. Denne teknik har dog komplekse kredsløb, hvilket øger de samlede systemomkostninger. Derfor er aktiv cellebalancering velegnet til applikationer med høj effekt. Der findes forskellige aktive balanceringskredsløbstopologier klassificeret efter energilagringskomponenter, såsom kondensatorer, induktorer/transformere og elektroniske omformere. Samlet set reducerer det aktive batteristyringssystem de samlede omkostninger for LiFePo4-batteripakken, fordi det ikke kræver overdimensionering af cellerne for at kompensere for spredning og ujævn ældning blandt LiFePo4-batterierne. Aktiv batteristyring bliver kritisk, når gamle celler udskiftes med nye celler, og der er betydelig variation inden for LiFePo4-batteripakken. Da aktive batteristyringssystemer gør det muligt at installere celler med store parametervariationer i LiFePo4-batteripakker, øges produktionsudbyttet, mens garanti- og vedligeholdelsesomkostningerne falder. Derfor forbedrer aktive batteristyringssystemer batteripakkens ydeevne, pålidelighed og sikkerhed, samtidig med at de hjælper med at reducere omkostningerne. Sammenfatte For at minimere virkningerne af cellespændingsdrift skal ubalancer modereres korrekt. Målet med enhver balanceringsløsning er at give LiFePo4-batteripakken mulighed for at fungere med dens tilsigtede ydelsesniveau og at udvide dens tilgængelige kapacitet. Batteribalancering er ikke kun vigtigt for at forbedre ydeevnen ogbatteriers livscyklus, det tilføjer også en sikkerhedsfaktor til LiFePo4-batteripakken. En af de nye teknologier til forbedring af batterisikkerheden og forlængelse af batterilevetiden. Da den nye batteribalanceringsteknologi sporer den mængde balancering, der kræves for individuelle LiFePo4-celler, forlænger den levetiden for LiFePo4-batteripakken og forbedrer den samlede batterisikkerhed.
Udsendelsestidspunkt: 8. maj 2024