장치에 오래 지속되는 고성능이 필요한 경우LifePo4 배터리 팩각 세포의 균형을 맞춰야 합니다. 
LifePo4 배터리 팩에 배터리 밸런싱이 필요한 이유는 무엇입니까? LifePo4 배터리는 과전압, 저전압, 과충전 및 방전 전류, 열 폭주, 배터리 전압 불균형 등 여러 가지 특성에 영향을 받습니다. 가장 중요한 요인 중 하나는 셀 불균형으로, 시간이 지남에 따라 팩 내 각 셀의 전압이 변하여 배터리 용량이 급격히 감소합니다. LifePo4 배터리 팩이 여러 셀을 직렬로 사용하도록 설계될 경우, 셀 전압의 균형을 일정하게 유지하도록 전기적 특성을 설계하는 것이 중요합니다. 이는 배터리 팩의 성능뿐만 아니라 수명 주기를 최적화하기 위한 것입니다. 배터리 밸런싱은 배터리 제조 전후에 이루어지며, 최적의 배터리 성능을 유지하기 위해서는 배터리 수명 주기 전반에 걸쳐 이루어져야 한다는 원칙이 필요합니다. 배터리 밸런싱을 사용하면 배터리가 더 높은 충전 상태(SOC)를 달성할 수 있으므로 애플리케이션에 더 높은 용량의 배터리를 설계할 수 있습니다. 여러 개의 LifePo4 셀을 직렬로 연결하는 것은 마치 여러 마리의 썰매견이 썰매를 끄는 것과 같습니다. 모든 썰매견이 같은 속도로 달릴 때만 썰매를 최대 효율로 끌 수 있습니다. 썰매견이 네 마리일 경우, 한 마리의 썰매견이 느리게 달리면 다른 세 마리의 썰매견도 속도를 줄여 효율이 떨어지고, 한 마리의 썰매견이 더 빨리 달리면 다른 세 마리의 썰매견의 부하를 끌어당겨 부상을 입게 됩니다. 따라서 여러 개의 LifePo4 셀을 직렬로 연결할 경우, 더 효율적인 LifePo4 배터리 팩을 얻으려면 모든 셀의 전압 값이 동일해야 합니다. 
정격 LifePo4 배터리는 약 3.2V로 평가되지만가정용 에너지 저장 시스템휴대용 전원 공급 장치, 산업, 통신, 전기 자동차 및 마이크로그리드 애플리케이션에서는 공칭 전압보다 훨씬 높은 전압이 필요합니다. 최근 충전식 LifePo4 배터리는 가벼운 무게, 높은 에너지 밀도, 긴 수명, 대용량, 빠른 충전, 낮은 자가 방전율, 그리고 친환경성으로 인해 전력 배터리 및 에너지 저장 시스템에서 중요한 역할을 해왔습니다. 셀 밸런싱은 각 LifePo4 셀의 전압과 용량을 동일하게 유지하도록 보장합니다. 그렇지 않으면 LiFePo4 배터리 팩의 주행 거리와 수명이 크게 감소하고 배터리 성능이 저하됩니다! 따라서 LifePo4 셀 밸런싱은 배터리 품질을 결정하는 가장 중요한 요소 중 하나입니다. 작동 중에는 약간의 전압 차이가 발생하지만, 셀 밸런싱을 통해 허용 범위 내로 유지할 수 있습니다. 밸런싱 과정에서는 용량이 큰 셀들이 완전 충전/방전 사이클을 거칩니다. 셀 밸런싱이 없으면 용량이 가장 느린 셀이 약점이 됩니다. 셀 밸런싱은 온도 모니터링, 충전 및 배터리 수명 극대화에 도움이 되는 기타 기능과 함께 BMS의 핵심 기능 중 하나입니다. 배터리 밸런싱의 다른 이유: LifePo4 배터리 pcak 불완전 에너지 사용 배터리가 설계된 전류보다 더 많은 전류를 흡수하거나 배터리가 단락되면 배터리가 조기에 고장날 가능성이 높습니다. LifePo4 배터리 팩이 방전될 때, 약한 셀은 건강한 셀보다 더 빨리 방전되고 다른 셀보다 더 빨리 최소 전압에 도달합니다. 셀이 최소 전압에 도달하면 배터리 팩 전체가 부하에서 분리됩니다. 이로 인해 배터리 팩 에너지의 미사용 용량이 발생합니다. 세포 분해 LifePo4 셀이 권장 용량보다 조금이라도 과충전되면 셀의 효율과 수명이 저하됩니다. 예를 들어, 충전 전압을 3.2V에서 3.25V로 조금만 높여도 배터리가 30% 더 빨리 방전됩니다. 따라서 셀 밸런싱이 정확하지 않으면, 약간의 과충전만으로도 배터리 수명이 단축됩니다. 셀팩 충전이 완료되지 않음 LifePo4 배터리는 0.5에서 1.0 사이의 연속 전류로 충전됩니다. LifePo4 배터리 전압은 충전이 진행됨에 따라 상승하다가 완전히 충전되면 최고점에 도달한 후 다시 낮아집니다. 각각 85Ah, 86Ah, 87Ah의 세 셀이 100% SoC(충전 상태)라고 가정해 보겠습니다. 모든 셀이 방전되면 SoC가 감소합니다. 셀 1이 가장 낮은 용량을 가지고 있기 때문에 가장 먼저 에너지가 고갈되는 것을 금방 알 수 있습니다. 셀 팩에 전원이 공급되고 동일한 전류가 셀을 통해 흐르면, 셀 1은 충전 중에 다시 잠시 멈춰 다른 두 셀이 완전히 충전된 것처럼 완전히 충전된 것으로 간주될 수 있습니다. 즉, 셀 1은 셀의 자체 발열로 인해 셀 간 전압 불균형이 발생하여 전기량 효율(CE)이 낮아집니다. 열 폭주 가장 끔찍한 일은 열 폭주입니다. 우리가 알고 있듯이리튬 전지과충전과 과방전에 매우 민감합니다. 4개의 셀이 있는 팩에서 한 셀은 3.5V이고 다른 셀은 3.2V인 경우, 직렬로 연결된 모든 셀에 동시에 충전이 발생하고, 다른 배터리는 여전히 충전이 필요하기 때문에 3.5V 셀에는 권장 전압보다 높은 전압이 충전됩니다. 이로 인해 내부 열 발생량이 열 방출 속도를 초과하여 열 폭주가 발생합니다. 이로 인해 LifePo4 배터리 팩의 열 제어가 불가능해집니다. 배터리 팩의 셀 불균형은 무엇 때문에 발생합니까? 이제 배터리 팩의 모든 셀을 균형 있게 유지하는 것이 왜 필수적인지 이해했습니다. 하지만 이 문제를 제대로 해결하려면 셀의 불균형이 발생하는 이유를 먼저 알아야 합니다. 앞서 언급했듯이, 셀을 직렬로 연결하여 배터리 팩을 만들 때는 모든 셀의 전압이 동일하게 유지되도록 합니다. 따라서 새 배터리 팩은 항상 균형 잡힌 셀을 가지고 있습니다. 하지만 팩을 사용하게 되면 다음과 같은 요인으로 인해 셀의 균형이 깨집니다. SOC 불일치 셀의 SOC 측정은 복잡하기 때문에 배터리 내 특정 셀의 SOC를 측정하는 것은 매우 까다롭습니다. 최적의 셀 조화 방법은 정확히 동일한 전압(OCV)이 아닌 동일한 SOC를 갖는 셀들을 일치시키는 것입니다. 하지만 팩을 제작할 때 전압 조건만으로 셀을 일치시키는 것은 거의 불가능하기 때문에, SOC의 변화는 결국 OCV의 변화를 초래할 수 있습니다. 내부 저항 변형 동일한 내부 저항(IR)을 가진 셀을 찾는 것은 매우 어렵고, 배터리가 오래됨에 따라 셀의 IR도 변하기 때문에 배터리 팩에서 모든 셀의 IR이 동일하지 않을 수 있습니다. IR은 셀의 내부 무감각성을 증가시켜 셀을 통과하는 전류 흐름을 결정합니다. IR이 변하기 때문에 셀을 통과하는 전류와 전압도 달라집니다. 온도 수준 셀의 충전 및 방전 능력은 주변 온도에 따라 달라집니다. 전기차나 태양광 패널과 같은 대형 배터리 팩의 경우, 셀들이 넓은 영역에 분산되어 있으며, 팩 자체의 온도 차이로 인해 한 셀이 다른 셀보다 더 빨리 충전 또는 방전되어 불균형이 발생할 수 있습니다. 위의 요인들을 고려하면, 시술 과정 내내 세포의 불균형을 막을 수 없다는 것이 분명합니다. 따라서 유일한 해결책은 세포가 불균형해진 후 다시 균형을 맞추도록 하는 외부 시스템을 사용하는 것입니다. 이 시스템을 배터리 밸런싱 시스템이라고 합니다. 
LiFePo4 배터리 팩의 균형을 맞추는 방법은? 배터리 관리 시스템(BMS) 일반적으로 LiFePo4 배터리 팩은 자체적으로 배터리 밸런싱을 달성할 수 없으며 다음을 통해 달성할 수 있습니다.배터리 관리 시스템(BMS). 배터리 제조업체는 배터리 밸런싱 기능과 충전 과전압 보호, SOC 표시기, 과열 경보/보호 등의 기타 보호 기능을 이 BMS 보드에 통합할 예정입니다. 밸런싱 기능이 있는 리튬이온 배터리 충전기 "밸런스 배터리 충전기"라고도 하는 이 충전기는 다양한 스트링 개수(예: 1~6S)의 배터리를 지원하는 밸런스 기능을 내장하고 있습니다. 배터리에 BMS 보드가 없더라도 이 배터리 충전기로 리튬이온 배터리를 충전하여 밸런싱을 구현할 수 있습니다. 밸런싱 보드 균형형 배터리 충전기를 사용하는 경우, 균형형 보드에서 특정 소켓을 선택하여 충전기와 배터리를 균형형 보드에 연결해야 합니다. 보호 회로 모듈(PCM) PCM 보드는 LiFePo4 배터리 팩에 연결되는 전자 보드이며, 주요 기능은 배터리와 사용자를 오작동으로부터 보호하는 것입니다. 안전한 사용을 위해 LiFePo4 배터리는 매우 엄격한 전압 매개변수에서 작동해야 합니다. 배터리 제조업체 및 화학 성분에 따라 이 전압 매개변수는 방전된 배터리의 경우 셀당 3.2V, 충전식 배터리의 경우 셀당 3.65V 사이입니다. PCM 보드는 이러한 전압 매개변수를 모니터링하고 초과 시 배터리를 부하 또는 충전기에서 분리합니다. 단일 LiFePo4 배터리 또는 여러 개의 LiFePo4 배터리를 병렬로 연결하는 경우, PCM 보드가 개별 전압을 모니터링하기 때문에 이러한 작업이 쉽게 가능합니다. 그러나 여러 개의 배터리가 직렬로 연결된 경우, PCM 보드는 각 배터리의 전압을 모니터링해야 합니다. 배터리 밸런싱 유형 LiFePo4 배터리 팩을 위한 다양한 배터리 밸런싱 알고리즘이 개발되었습니다. 배터리 밸런싱은 배터리 전압과 SOC에 따라 수동형과 능동형으로 나뉩니다. 
수동 배터리 밸런싱 수동 배터리 밸런싱 기술은 완전히 충전된 LiFePo4 배터리의 과충전된 전하를 저항 소자를 통해 분리하고, 모든 셀에 LiFePo4 배터리의 최저 충전량과 유사한 전하를 제공합니다. 이 기술은 신뢰성이 더 높고 부품 사용량이 적어 전체 시스템 비용을 절감합니다. 그러나 이 기술은 에너지가 열 형태로 소산되어 에너지 손실을 발생시키므로 시스템 효율을 저하시킵니다. 따라서 이 기술은 저전력 애플리케이션에 적합합니다. 
활성 배터리 밸런싱 능동 충전 밸런싱은 LiFePo4 배터리와 관련된 문제를 해결하는 솔루션입니다. 능동 셀 밸런싱 기술은 고에너지 LiFePo4 배터리에서 전하를 방전하여 저에너지 LiFePo4 배터리로 전달합니다. 수동 셀 밸런싱 기술과 비교했을 때, 이 기술은 LiFePo4 배터리 모듈의 에너지를 절약하여 시스템 효율을 높이고 LiFePo4 배터리 팩 셀 간 밸런싱 시간을 단축하여 더 높은 충전 전류를 제공합니다. LiFePo4 배터리 팩이 정지 상태일 때에도 완벽하게 매칭된 LiFePo4 배터리조차도 온도 구배에 따라 자가 방전 속도가 다르기 때문에 서로 다른 속도로 충전이 손실됩니다. 배터리 온도가 10°C 상승하면 자가 방전 속도가 두 배로 증가합니다. 그러나 능동 충전 밸런싱은 정지 상태일 때에도 셀을 평형 상태로 복원할 수 있습니다. 그러나 이 기술은 복잡한 회로를 가지고 있어 전체 시스템 비용이 증가합니다. 따라서 능동 셀 밸런싱은 고전력 애플리케이션에 적합합니다. 에너지 저장 구성 요소(예: 커패시터, 인덕터/변압기, 전자 변환기)에 따라 다양한 능동 밸런싱 회로 토폴로지가 분류됩니다. 전반적으로 능동형 배터리 관리 시스템은 LiFePo4 배터리 간의 분산 및 불균일한 노화를 보상하기 위해 셀 크기를 크게 할 필요가 없으므로 LiFePo4 배터리 팩의 전체 비용을 절감합니다. 기존 셀을 새 셀로 교체하고 LiFePo4 배터리 팩 내에 상당한 편차가 있는 경우 능동형 배터리 관리가 더욱 중요해집니다. 능동형 배터리 관리 시스템을 사용하면 LiFePo4 배터리 팩에 매개변수 편차가 큰 셀을 장착할 수 있으므로 생산 수율이 향상되고 보증 및 유지보수 비용이 절감됩니다. 따라서 능동형 배터리 관리 시스템은 배터리 팩의 성능, 신뢰성 및 안전성을 향상하는 동시에 비용 절감에도 기여합니다. 요약하다 셀 전압 드리프트의 영향을 최소화하려면 불균형을 적절히 완화해야 합니다. 모든 밸런싱 솔루션의 목표는 LiFePo4 배터리 팩이 의도한 성능 수준에서 작동하고 가용 용량을 확장할 수 있도록 하는 것입니다. 배터리 밸런싱은 성능 향상에만 중요한 것이 아닙니다.배터리의 수명 주기또한 LiFePo4 배터리 팩에 안전 계수를 추가합니다. 이는 배터리 안전성을 향상시키고 배터리 수명을 연장하는 신기술 중 하나입니다. 새로운 배터리 밸런싱 기술은 개별 LiFePo4 셀에 필요한 밸런싱 양을 추적하여 LiFePo4 배터리 팩의 수명을 연장하고 전반적인 배터리 안전성을 향상시킵니다.
게시 시간: 2024년 5월 8일