Ինչպե՞ս է բջիջների հավասարակշռումը երկարացնում Po4 մարտկոցի կյանքը։

Երբ սարքերը պահանջում են երկարատև և բարձր արդյունավետությունLifePo4 մարտկոցի փաթեթ, նրանք պետք է հավասարակշռեն յուրաքանչյուր բջիջը։ Ինչո՞ւ է LifePo4 մարտկոցը կարիք ունենում հավասարակշռման։ LifePo4 մարտկոցները ենթակա են բազմաթիվ բնութագրերի, ինչպիսիք են գերլարումը, թերլարումը, գերլիցքավորման և լիցքաթափման հոսանքը, ջերմային արտահոսքը և մարտկոցի լարման անհավասարակշռությունը: Ամենակարևոր գործոններից մեկը բջիջների անհավասարակշռությունն է, որը ժամանակի ընթացքում փոխում է մարտկոցի յուրաքանչյուր բջիջի լարումը, դրանով իսկ արագորեն նվազեցնելով մարտկոցի հզորությունը: Երբ LifePo4 մարտկոցը նախագծված է մի քանի բջիջներ հաջորդաբար օգտագործելու համար, կարևոր է նախագծել էլեկտրական բնութագրերը՝ բջիջների լարումները հետևողականորեն հավասարակշռելու համար: Սա ոչ միայն մարտկոցի աշխատանքի, այլև կյանքի ցիկլի օպտիմալացման համար է: Դոկտրինի անհրաժեշտությունն այն է, որ մարտկոցի հավասարակշռումը տեղի է ունենում մարտկոցի հավաքումից առաջ և հետո և պետք է արվի մարտկոցի ողջ կյանքի ցիկլի ընթացքում՝ մարտկոցի օպտիմալ աշխատանքը պահպանելու համար: Մարտկոցի հավասարակշռման կիրառումը թույլ է տալիս մեզ նախագծել ավելի բարձր տարողունակությամբ մարտկոցներ կիրառությունների համար, քանի որ հավասարակշռումը թույլ է տալիս մարտկոցին հասնել ավելի բարձր լիցքավորման վիճակի (SOC): Դուք կարող եք պատկերացնել LifePo4 բջջային բազմաթիվ միավորների միացումը շարքով, կարծես դուք քաշում եք սահնակ բազմաթիվ սահնակներով: Սահնակը կարող է քաշվել առավելագույն արդյունավետությամբ միայն այն դեպքում, եթե բոլոր սահնակները շարժվում են նույն արագությամբ: Չորս սահնակների դեպքում, եթե մեկ սահնակը դանդաղ է վազում, ապա մյուս երեք սահնակները նույնպես պետք է նվազեցնեն իրենց արագությունը, այդպիսով նվազեցնելով արդյունավետությունը, և եթե մեկ սահնակը ավելի արագ է վազում, այն կքաշի մյուս երեք սահնակների բեռը և կվնասի իրեն: Հետևաբար, երբ մի քանի LifePo4 բջիջներ միացված են շարքով, բոլոր բջիջների լարման արժեքները պետք է հավասար լինեն՝ ավելի արդյունավետ LifePo4 մարտկոց ստանալու համար: Նոմինալ LifePo4 մարտկոցը գնահատվում է ընդամենը մոտ 3.2 Վ լարման համար, սակայնտնային էներգիայի կուտակման համակարգեր, դյուրակիր սնուցման աղբյուրներ, արդյունաբերական, հեռահաղորդակցության, էլեկտրական մեքենաների և միկրոցանցերի կիրառություններում մեզ անհրաժեշտ է անվանականից շատ ավելի բարձր լարում: Վերջին տարիներին լիցքավորվող LifePo4 մարտկոցները կարևոր դեր են խաղացել մարտկոցների և էներգիայի կուտակման համակարգերում՝ իրենց թեթև քաշի, բարձր էներգիայի խտության, երկար ծառայության ժամկետի, բարձր հզորության, արագ լիցքավորման, ցածր ինքնալիցքաթափման մակարդակի և շրջակա միջավայրի համար անվնաս լինելու շնորհիվ: Բջիջների հավասարակշռումը ապահովում է, որ յուրաքանչյուր LifePo4 բջջի լարումը և հզորությունը նույն մակարդակի վրա լինեն, հակառակ դեպքում LiFePo4 մարտկոցի հոսանքի շառավիղը և կյանքի տևողությունը զգալիորեն կնվազեն, և մարտկոցի աշխատանքը կվատանա: Հետևաբար, LifePo4 բջջի հավասարակշռությունը մարտկոցի որակը որոշող ամենակարևոր գործոններից մեկն է: Աշխատանքի ընթացքում կառաջանա փոքր լարման խզում, բայց մենք կարող ենք այն պահպանել ընդունելի սահմաններում՝ բջիջների հավասարակշռման միջոցով: Հավասարակշռման ընթացքում ավելի բարձր հզորությամբ մարտկոցները անցնում են լրիվ լիցքավորման/լիցքաթափման ցիկլ։ Առանց մարտկոցների հավասարակշռման, ամենացածր հզորություն ունեցող մարտկոցը թույլ կետ է։ Բջիջների հավասարակշռումը BMS-ի հիմնական գործառույթներից մեկն է՝ ջերմաստիճանի մոնիթորինգի, լիցքավորման և այլ գործառույթների հետ միասին, որոնք օգնում են մեծացնել մարտկոցի կյանքի տևողությունը։ Մարտկոցի հավասարակշռության այլ պատճառներ՝ LifePo4 մարտկոցի փաթեթը ոչ լիարժեք էներգիայի օգտագործում է Մարտկոցի նախատեսվածից ավելի շատ հոսանքի կլանումը կամ մարտկոցի կարճ միացումը, ամենայն հավանականությամբ, կարող են հանգեցնել մարտկոցի վաղաժամ խափանմանը: Երբ LifePo4 մարտկոցը լիցքաթափվում է, ավելի թույլ մարտկոցները կլիցքաթափվեն ավելի արագ, քան առողջ մարտկոցները, և դրանք կհասնեն նվազագույն լարման ավելի արագ, քան մյուս մարտկոցները: Երբ մարտկոցը հասնում է նվազագույն լարման, ամբողջ մարտկոցը նույնպես անջատվում է բեռից: Սա հանգեցնում է մարտկոցի էներգիայի չօգտագործված հզորության: Բջջային քայքայում Երբ LifePo4 մարտկոցը գերլիցքավորվում է նույնիսկ մի փոքր ավելի, քան առաջարկվող արժեքը, մարտկոցի արդյունավետությունը և կյանքի տևողությունը կրճատվում են: Օրինակ՝ լիցքավորման լարման աննշան բարձրացումը 3.2 Վ-ից մինչև 3.25 Վ կարագացնի մարտկոցի լիցքի սպառումը 30%-ով: Այսպիսով, եթե մարտկոցի հավասարակշռումը ճշգրիտ չէ, ապա աննշան գերլիցքավորումը կնվազեցնի մարտկոցի կյանքի տևողությունը: Բջջային փաթեթի անավարտ լիցքավորում LifePo4 մարտկոցները լիցքավորվում են 0.5-ից մինչև 1.0 անընդհատ հոսանքով: LifePo4 մարտկոցի լարումը բարձրանում է լիցքավորման ընթացքում և հասնում իր գագաթնակետին, երբ այն ամբողջությամբ լիցքավորվում է, ապա իջնում: Պատկերացրեք երեք մարտկոց՝ համապատասխանաբար 85 Ah, 86 Ah և 87 Ah հզորությամբ և 100 տոկոս SoC-ով, և բոլոր մարտկոցները ազատվում են, և դրանց SoC-ն նվազում է: Դուք կարող եք արագ պարզել, որ 1-ին բջիջը առաջինն է սպառում էներգիան, քանի որ այն ունի ամենացածր հզորությունը: Երբ բջջային մարտկոցները միացվում են հոսանքին, և նույն էներգիան հոսում է բջիջների միջով, բջիջ 1-ը կրկին կախվում է լիցքավորման ընթացքում և կարող է համարվել լիովին լիցքավորված, քանի որ մյուս երկու բջիջները լիովին լիցքավորված են։ Սա նշանակում է, որ բջիջ 1-ը ունի ցածր կուլոմետրիկ արդյունավետություն (ԿԱ)՝ բջիջի ինքնատաքացման պատճառով, որը հանգեցնում է բջիջների անհավասարության։ Ջերմային փախուստ Ամենասարսափելի պահը, որը կարող է տեղի ունենալ, ջերմային փախուստն է։ Ինչպես մենք հասկանում ենքլիթիումային մարտկոցներՇատ զգայուն են գերլիցքավորման, ինչպես նաև գերլիցքաթափման նկատմամբ: 4 մարտկոցից բաղկացած հավաքածուում, եթե մեկ մարտկոցը 3.5 Վ է, իսկ մյուսները՝ 3.2 Վ, լիցքը կլիցքավորի բոլոր մարտկոցները միասին, քանի որ դրանք միացված են հաջորդականությամբ, և այն կլիցքավորի 3.5 Վ մարտկոցը խորհուրդ տրվածից բարձր լարման համար, քանի որ մյուս մարտկոցները դեռ լիցքավորման կարիք ունեն: Սա հանգեցնում է ջերմային փախուստի, երբ ներքին ջերմության առաջացման արագությունը գերազանցում է ջերմության արտանետման արագությունը: Սա հանգեցնում է LifePo4 մարտկոցի ջերմային անվերահսկելի դառնալուն: Ի՞նչն է առաջացնում մարտկոցների Cell անհավասարակշռությունը։ Հիմա մենք հասկանում ենք, թե ինչու է կարևոր մարտկոցի բոլոր բջիջների հավասարակշռությունը պահպանելը։ Սակայն խնդիրը ճիշտ լուծելու համար մենք պետք է իմանանք, թե ինչու են բջիջները անհավասարակշռվում առաջին ձեռքից։ Ինչպես արդեն նշվեց, երբ մարտկոցը ստեղծվում է՝ բջիջները հաջորդաբար տեղադրելով, ապահովվում է, որ բոլոր բջիջները մնան նույն լարման մակարդակներում։ Այսպիսով, նոր մարտկոցը միշտ կունենա հավասարակշռված բջիջներ։ Սակայն, երբ մարտկոցը գործարկվում է, բջիջները անհավասարակշռվում են հետևյալ գործոնների պատճառով։ SOC անհամապատասխանություն Բջիջի SOC-ի չափումը բարդ է, հետևաբար, շատ բարդ է չափել մարտկոցի որոշակի բջիջների SOC-ը: Բջիջների ներդաշնակեցման օպտիմալ մեթոդը պետք է համապատասխանեցնի նույն SOC-ի բջիջները, այլ ոչ թե ճիշտ նույն լարման (OCV) աստիճանները: Սակայն, քանի որ գրեթե հնարավոր չէ, որ մարտկոցը պատրաստելիս բջիջները համապատասխանեցվեն միայն լարման առումով, SOC-ի տարբերակը ժամանակի ընթացքում կարող է հանգեցնել OCV-ի փոփոխության: Ներքին դիմադրության տարբերակ Չափազանց դժվար է գտնել նույն ներքին դիմադրության (ԻԴ) ունեցող մարտկոցներ, և մարտկոցի հնացմանը զուգընթաց, մարտկոցի ԻԴ-ն նույնպես փոխվում է, ուստի մարտկոցի տուփում ոչ բոլոր մարտկոցներն ունեն նույն ԻԴ-ն։ Ինչպես գիտենք, ԻԴ-ն ավելացնում է մարտկոցի ներքին դիմադրողականությունը, որը որոշում է մարտկոցով հոսող հոսանքը։ Քանի որ ԻԴ-ն փոփոխվում է, մարտկոցով անցնող հոսանքը և դրա լարումը նույնպես փոխվում են։ Ջերմաստիճանի մակարդակ Բջիջի լիցքավորման և արտանետման կարողությունը կախված է նաև շրջակա ջերմաստիճանից: Մեծ մարտկոցային բլոկում, ինչպիսիք են էլեկտրական մեքենաները կամ արևային մարտկոցները, բջիջները բաշխված են դատարկ տարածքի վրա, և բլոկի միջև կարող է ջերմաստիճանային տարբերություն լինել, ինչի պատճառով մեկ բջիջը լիցքավորվում կամ լիցքաթափվում է ավելի արագ, քան մյուս բջիջները, ինչը հանգեցնում է անհավասարության: Վերոնշյալ գործոններից պարզ է դառնում, որ մենք չենք կարող կանխել բջիջների անհավասարակշռությունը ողջ գործընթացի ընթացքում: Հետևաբար, միակ լուծումը արտաքին համակարգի օգտագործումն է, որը պահանջում է, որ բջիջները կրկին հավասարակշռվեն անհավասարակշռությունից հետո: Այս համակարգը կոչվում է մարտկոցի հավասարակշռման համակարգ: Ինչպե՞ս հասնել LiFePo4 մարտկոցի հավասարակշռությանը։ Մարտկոցի կառավարման համակարգ (BMS) Սովորաբար LiFePo4 մարտկոցը չի կարող ինքնուրույն հավասարակշռել մարտկոցը, այն կարելի է հասնել հետևյալ կերպ՝մարտկոցի կառավարման համակարգ(BMS): Մարտկոցի արտադրողը այս BMS տախտակի վրա կինտեգրի մարտկոցի հավասարակշռման գործառույթը և այլ պաշտպանության գործառույթներ, ինչպիսիք են՝ գերլարման պաշտպանությունը, SOC ցուցիչը, ջերմաստիճանի գերբարձրացման ազդանշանը/պաշտպանությունը և այլն: Լիթիում-իոնային մարտկոցի լիցքավորիչ՝ հավասարակշռման գործառույթով Հայտնի է նաև որպես «հավասարակշռող մարտկոցի լիցքավորիչ», լիցքավորիչը ներառում է հավասարակշռման գործառույթ՝ տարբեր լարերի քանակով տարբեր մարտկոցներ (օրինակ՝ 1~6S) աջակցելու համար: Նույնիսկ եթե ձեր մարտկոցը չունի BMS տախտակ, դուք կարող եք լիցքավորել ձեր լիթիում-իոնային մարտկոցը այս լիցքավորիչով՝ հավասարակշռություն ապահովելու համար: Հավասարակշռող տախտակ Երբ օգտագործում եք հավասարակշռված մարտկոցի լիցքավորիչ, պետք է նաև միացնեք լիցքավորիչը և մարտկոցը հավասարակշռող տախտակին՝ ընտրելով հավասարակշռող տախտակի վրա որոշակի վարդակ։ Պաշտպանության շղթայի մոդուլ (PCM) PCM պլատան էլեկտրոնային պլատ է, որը միացված է LiFePo4 մարտկոցին, և դրա հիմնական գործառույթը մարտկոցը և օգտագործողին անսարքությունից պաշտպանելն է։ Անվտանգ օգտագործումն ապահովելու համար LiFePo4 մարտկոցը պետք է աշխատի շատ խիստ լարման պարամետրերով: Կախված մարտկոցի արտադրողից և քիմիական բաղադրությունից, այս լարման պարամետրը տատանվում է 3.2 Վ-ի սահմաններում մեկ բջիջի համար՝ լիցքաթափված մարտկոցների համար, և 3.65 Վ-ի սահմաններում՝ մեկ բջիջի համար՝ լիցքավորվող մարտկոցների համար: PCM պլատը վերահսկում է այս լարման պարամետրերը և անջատում է մարտկոցը բեռից կամ լիցքավորիչից, եթե դրանք գերազանցվում են: Մեկ LiFePo4 մարտկոցի կամ մի քանի LiFePo4 մարտկոցների զուգահեռ միացման դեպքում սա հեշտությամբ է իրականացվում, քանի որ PCM պլատը վերահսկում է առանձին լարումները: Այնուամենայնիվ, երբ մի քանի մարտկոցներ միացված են հաջորդաբար, PCM պլատը պետք է վերահսկի յուրաքանչյուր մարտկոցի լարումը: Մարտկոցի հավասարակշռման տեսակները LiFePo4 մարտկոցի համար մշակվել են տարբեր մարտկոցի հավասարակշռման ալգորիթմներ: Այն բաժանվում է պասիվ և ակտիվ մարտկոցի հավասարակշռման մեթոդների՝ հիմնվելով մարտկոցի լարման և SOC-ի վրա: Պասիվ մարտկոցի հավասարակշռում Մարտկոցի պասիվ հավասարակշռման տեխնիկան դիմադրողական տարրերի միջոցով առանձնացնում է ավելորդ լիցքը լիովին լիցքավորված LiFePo4 մարտկոցից և բոլոր բջիջներին տալիս է ամենացածր LiFePo4 մարտկոցի լիցքին նման լիցք։ Այս տեխնիկան ավելի հուսալի է և օգտագործում է ավելի քիչ բաղադրիչներ, այդպիսով նվազեցնելով համակարգի ընդհանուր արժեքը։ Այնուամենայնիվ, տեխնոլոգիան նվազեցնում է համակարգի արդյունավետությունը, քանի որ էներգիան ցրվում է ջերմության տեսքով, որը առաջացնում է էներգիայի կորուստ։ Հետևաբար, այս տեխնոլոգիան հարմար է ցածր էներգիայի կիրառությունների համար։ Ակտիվ մարտկոցի հավասարակշռում Ակտիվ լիցքի հավասարակշռումը LiFePo4 մարտկոցների հետ կապված խնդիրների լուծում է: Ակտիվ բջիջների հավասարակշռման տեխնիկան լիցքը լիցքաթափում է բարձր էներգիայով LiFePo4 մարտկոցից և փոխանցում այն ​​ցածր էներգիայով LiFePo4 մարտկոցին: Պասիվ բջիջների հավասարակշռման տեխնոլոգիայի համեմատ, այս տեխնիկան խնայում է էներգիա LiFePo4 մարտկոցի մոդուլում, այդպիսով բարձրացնելով համակարգի արդյունավետությունը, և պահանջում է ավելի քիչ ժամանակ LiFePo4 մարտկոցների միջև հավասարակշռությունը պահպանելու համար, ինչը թույլ է տալիս ապահովել ավելի բարձր լիցքավորման հոսանքներ: Նույնիսկ երբ LiFePo4 մարտկոցը հանգստի վիճակում է, նույնիսկ կատարյալ համապատասխան LiFePo4 մարտկոցները կորցնում են լիցքը տարբեր արագությամբ, քանի որ ինքնալիցքավորման արագությունը տատանվում է ջերմաստիճանի գրադիենտից կախված. մարտկոցի ջերմաստիճանի 10°C բարձրացումն արդեն կրկնապատկում է ինքնալիցքավորման արագությունը: Այնուամենայնիվ, ակտիվ լիցքի հավասարակշռումը կարող է վերականգնել բջիջների հավասարակշռությունը, նույնիսկ եթե դրանք հանգստի վիճակում են: Այնուամենայնիվ, այս տեխնիկան ունի բարդ սխեմաներ, ինչը մեծացնում է համակարգի ընդհանուր արժեքը: Հետևաբար, ակտիվ բջիջների հավասարակշռումը հարմար է բարձր հզորության կիրառությունների համար: Կան տարբեր ակտիվ հավասարակշռման սխեմաների տոպոլոգիաներ, որոնք դասակարգվում են էներգիայի կուտակման բաղադրիչների համաձայն, ինչպիսիք են կոնդենսատորները, ինդուկտորները/տրանսֆորմատորները և էլեկտրոնային փոխարկիչները: Ընդհանուր առմամբ, ակտիվ մարտկոցի կառավարման համակարգը նվազեցնում է LiFePo4 մարտկոցի ընդհանուր արժեքը, քանի որ այն չի պահանջում բջիջների չափերի մեծացում՝ LiFePo4 մարտկոցների միջև ցրվածությունը և անհավասար ծերացումը փոխհատուցելու համար: Ակտիվ մարտկոցի կառավարումը դառնում է կարևորագույն, երբ հին բջիջները փոխարինվում են նորերով, և LiFePo4 մարտկոցի ներսում կա զգալի տարբերություն: Քանի որ ակտիվ մարտկոցի կառավարման համակարգերը հնարավորություն են տալիս LiFePo4 մարտկոցներում տեղադրել մեծ պարամետրերի տատանումներով բջիջներ, արտադրության արդյունավետությունը մեծանում է, մինչդեռ երաշխիքային և սպասարկման ծախսերը նվազում են: Հետևաբար, ակտիվ մարտկոցի կառավարման համակարգերը նպաստում են մարտկոցի աշխատանքին, հուսալիությանը և անվտանգությանը, միաժամանակ օգնելով կրճատել ծախսերը: Ամփոփել Բջջի լարման շեղման ազդեցությունը նվազագույնի հասցնելու համար անհավասարակշռությունները պետք է պատշաճ կերպով չափավորվեն: Ցանկացած հավասարակշռման լուծման նպատակն է թույլ տալ LiFePo4 մարտկոցին աշխատել իր նախատեսված մակարդակի կատարողականությամբ և ընդլայնել դրա հասանելի հզորությունը: Մարտկոցի հավասարակշռումը կարևոր է ոչ միայն աշխատանքի բարելավման ևմարտկոցների կյանքի ցիկլը, այն նաև անվտանգության գործոն է ավելացնում LiFePo4 մարտկոցին։ Սա մարտկոցի անվտանգությունը բարելավելու և մարտկոցի կյանքը երկարացնելու զարգացող տեխնոլոգիաներից մեկն է։ Քանի որ մարտկոցի հավասարակշռման նոր տեխնոլոգիան հետևում է առանձին LiFePo4 բջիջների համար անհրաժեշտ հավասարակշռման քանակին, այն երկարացնում է LiFePo4 մարտկոցի կյանքը և բարելավում մարտկոցի ընդհանուր անվտանգությունը։