Kā šūnu balansēšana pagarina LifePo4 akumulatora darbības laiku?

Kad ierīcēm nepieciešama ilgstoša, augstas veiktspējasLifePo4 akumulatoru bloks, viņiem ir jālīdzsvaro katra šūna. Kāpēc LifePo4 akumulatoram ir nepieciešama akumulatora balansēšana？ LifePo4 akumulatoriem ir raksturīgas daudzas īpašības, piemēram, pārspriegums, nepietiekams spriegums, pārlādēšanas un izlādes strāva, termiskā nelīdzsvarotība un akumulatora sprieguma nelīdzsvarotība. Viens no svarīgākajiem faktoriem ir šūnu nelīdzsvarotība, kas laika gaitā maina katras baterijas šūnas spriegumu, tādējādi strauji samazinot akumulatora ietilpību. Ja LifePo4 akumulatoru bloks ir paredzēts vairāku šūnu izmantošanai virknē, ir svarīgi izstrādāt elektriskās īpašības tā, lai vienmērīgi līdzsvarotu šūnu spriegumus. Tas ir nepieciešams ne tikai akumulatora bloka veiktspējai, bet arī dzīves cikla optimizēšanai. Doktrīnas nepieciešamība ir tāda, ka akumulatora balansēšana notiek pirms un pēc akumulatora uzbūvēšanas, un tā jāveic visā akumulatora dzīves ciklā, lai saglabātu optimālu akumulatora veiktspēju! Akumulatoru balansēšanas izmantošana ļauj mums izstrādāt akumulatorus ar lielāku ietilpību dažādiem lietojumiem, jo ​​balansēšana ļauj akumulatoram sasniegt augstāku uzlādes stāvokli (SOC). Varat iedomāties daudzu LifePo4 šūnu bloku savienošanu virknē, it kā jūs vilktu ragavas ar daudziem ragavu suņiem. Ragavas var vilkt ar maksimālu efektivitāti tikai tad, ja visi ragavu suņi pārvietojas ar vienādu ātrumu. Ar četriem ragavu suņiem, ja viens ragavu suns pārvietojas lēni, tad arī pārējiem trim ragavu suņiem ir jāsamazina ātrums, tādējādi samazinot efektivitāti, un, ja viens ragavu suns pārvietojas ātrāk, tas galu galā vilks pārējo trīs ragavu suņu slodzi un savainosies. Tāpēc, savienojot vairākas LifePo4 šūnas virknē, visu šūnu sprieguma vērtībām jābūt vienādām, lai iegūtu efektīvāku LifePo4 akumulatoru bloku. Nominālā LifePo4 akumulatora spriegums ir tikai aptuveni 3,2 V, betmājas enerģijas uzglabāšanas sistēmas, pārnēsājamos barošanas blokos, rūpniecības, telekomunikāciju, elektrotransportlīdzekļu un mikrotīklu lietojumprogrammās mums ir nepieciešams daudz augstāks spriegums nekā nominālais. Pēdējos gados uzlādējamās LifePo4 baterijas ir spēlējušas būtisku lomu barošanas akumulatoros un enerģijas uzkrāšanas sistēmās, pateicoties to vieglajam svaram, augstajam enerģijas blīvumam, ilgajam kalpošanas laikam, lielajai ietilpībai, ātrai uzlādei, zemajam pašizlādes līmenim un videi draudzīgumam. Šūnu balansēšana nodrošina, ka katras LifePo4 šūnas spriegums un ietilpība ir vienādā līmenī, pretējā gadījumā LiFePo4 akumulatora bloka darbības rādiuss un kalpošanas laiks ievērojami samazināsies, un akumulatora veiktspēja pasliktināsies! Tāpēc LifePo4 šūnu balansēšana ir viens no svarīgākajiem faktoriem, kas nosaka akumulatora kvalitāti. Darbības laikā radīsies neliela sprieguma starpība, bet mēs varam to uzturēt pieņemamā diapazonā, izmantojot šūnu balansēšanu. Balansēšanas laikā lielākas ietilpības elementi veic pilnu uzlādes/izlādes ciklu. Bez elementu balansēšanas elements ar vislēnāko ietilpību ir vājais punkts. Elementu balansēšana ir viena no BMS pamatfunkcijām, līdzās temperatūras uzraudzībai, uzlādei un citām funkcijām, kas palīdz maksimāli palielināt akumulatora kalpošanas laiku. Citi akumulatora līdzsvarošanas iemesli: LifePo4 akumulatora pcak nepilnīgs enerģijas patēriņš Lielākas strāvas absorbēšana, nekā akumulatoram paredzēts, vai akumulatora īsslēgums, visticamāk, izraisīs priekšlaicīgu akumulatora atteici. Kad LifePo4 akumulators izlādējas, vājākas šūnas izlādēsies ātrāk nekā veselas šūnas, un tās sasniegs minimālo spriegumu ātrāk nekā citas šūnas. Kad viena šūna sasniedz minimālo spriegumu, viss akumulatora bloks tiek atvienots arī no slodzes. Tas rada neizmantotu akumulatora bloka enerģijas ietilpību. Šūnu degradācija Kad LifePo4 elements tiek pārlādēts pat nedaudz virs ieteicamās vērtības, elementa efektivitāte un arī kalpošanas laiks samazinās. Piemēram, neliels uzlādes sprieguma pieaugums no 3,2 V līdz 3,25 V paātrinās akumulatora darbību par 30 %. Tātad, ja elementu balansēšana nav precīza, arī neliela pārlādēšana samazinās akumulatora kalpošanas laiku. Nepilnīga šūnu bloka uzlāde LifePo4 akumulatori tiek uzlādēti ar nepārtrauktu strāvu no 0,5 līdz 1,0. LifePo4 akumulatora spriegums pieaug, uzlādei turpinoties, līdz tas sasniedz kulmināciju, kad tas ir pilnībā uzlādēts, un pēc tam samazinās. Iedomājieties trīs šūnas ar attiecīgi 85 Ah, 86 Ah un 87 Ah un 100% SoC, un pēc tam visas šūnas tiek atbrīvotas, un to SoC samazinās. Jūs ātri redzēsiet, ka 1. šūna ir pirmā, kurai izbeidzas enerģija, jo tai ir viszemākā ietilpība. Kad šūnu blokiem tiek pieslēgta strāva un caur šūnām plūst tā pati strāva, 1. šūna uzlādes laikā paliek nemainīga un to var uzskatīt par pilnībā uzlādētu, jo pārējās divas šūnas ir pilnībā uzlādētas. Tas nozīmē, ka 1. šūnai ir samazināta kulonometriskā efektivitāte (CE) šūnas pašsasilšanas dēļ, kas rada šūnu nevienlīdzību. Termiskā bēgšana Visbriesmīgākais, kas var notikt, ir termiskā bēgšana. Kā mēs saprotamlitija šūnasir ļoti jutīgi pret pārlādēšanu, kā arī pārlādēšanu. 4 šūnu blokā, ja viena šūna ir 3,5 V, bet otra ir 3,2 V, lādēšana uzlādēs visas šūnas kopā, jo tās ir savienotas virknē, un tas uzlādēs 3,5 V šūnu ar augstāku spriegumu nekā ieteicamais, jo pārējās baterijas joprojām ir jāuzlādē. Tas noved pie termiskās nekontrolējamas noplūdes, kad iekšējās siltuma ražošanas ātrums pārsniedz ātrumu, ar kādu siltums var tikt atbrīvots. Tas izraisa LifePo4 akumulatora bloka termisko nekontrolējamību. Kas izraisa akumulatoru bloku šūnu nelīdzsvarotību? Tagad mēs saprotam, kāpēc ir svarīgi saglabāt visu akumulatora bloka elementu līdzsvaru. Tomēr, lai pareizi risinātu šo problēmu, mums vispirms ir jāzina, kāpēc elementi kļūst nelīdzsvaroti. Kā minēts iepriekš, kad akumulatora bloks tiek veidots, savienojot elementus virknē, tiek nodrošināts, ka visām šūnām ir vienāds sprieguma līmenis. Tātad jaunam akumulatora blokam vienmēr būs līdzsvarotas šūnas. Tomēr, kad bloks tiek nodots ekspluatācijā, elementi zaudē līdzsvaru šādu faktoru dēļ. SOC neatbilstība Akumulatora akumulatora elementa uzlādes līmeņa (SOC) mērīšana ir sarežģīta; tāpēc ir ļoti sarežģīti noteikt konkrētu akumulatora elementu SOC. Optimālai elementu harmonizācijas metodei vajadzētu saskaņot elementus ar vienu un to pašu SOC, nevis tieši tādiem pašiem sprieguma (OCV) grādiem. Taču, tā kā, veidojot bloku, gandrīz nav iespējams saskaņot elementus tikai pēc sprieguma, SOC variants laika gaitā var izraisīt OCV izmaiņas. Iekšējās pretestības variants Ir ārkārtīgi grūti atrast baterijas ar vienādu iekšējo pretestību (IR), un, akumulatoram novecojot, mainās arī baterijas IR, tāpēc akumulatora blokā ne visām baterijām būs vienāds IR. Kā mēs saprotam, IR palielina baterijas iekšējo nejutīgumu, kas nosaka caur bateriju plūstošo strāvu. Tā kā IR mainās, mainās arī caur bateriju plūstošā strāva un tās spriegums. Temperatūras līmenis Šūnas uzlādes un izlādes spēja ir atkarīga arī no apkārtējās temperatūras. Lielos akumulatoru blokos, piemēram, elektroautomobiļos vai saules paneļos, šūnas ir izvietotas pa atkritumu zonu, un starp pašām baterijām var būt temperatūras atšķirības, kā rezultātā viena šūna uzlādējas vai izlādējas ātrāk nekā pārējās šūnas, radot nevienlīdzību. No iepriekš minētajiem faktoriem ir skaidrs, ka mēs nevaram novērst šūnu nelīdzsvarotību procesa laikā. Tāpēc vienīgais risinājums ir izmantot ārēju sistēmu, kas pieprasa, lai šūnas atkal līdzsvarotos pēc tam, kad tās ir kļuvušas nelīdzsvarotas. Šo sistēmu sauc par akumulatora balansēšanas sistēmu. Kā panākt LiFePo4 akumulatora bloka līdzsvaru? Akumulatora pārvaldības sistēma (BMS) Parasti LiFePo4 akumulatoru bloks pats par sevi nevar panākt akumulatora balansēšanu, to var panākt,akumulatora pārvaldības sistēma(BMS). Akumulatora ražotājs šajā BMS platē integrēs akumulatora balansēšanas funkciju un citas aizsardzības funkcijas, piemēram, uzlādes pārsprieguma aizsardzību, SOC indikatoru, pārkaršanas trauksmi/aizsardzību utt. Litija jonu akumulatora lādētājs ar balansēšanas funkciju Lādētājs, kas pazīstams arī kā “līdzsvarošanas akumulatora lādētājs”, integrē balansēšanas funkciju, lai atbalstītu dažādus akumulatorus ar atšķirīgu virkņu skaitu (piemēram, 1–6S). Pat ja jūsu akumulatoram nav BMS plates, jūs varat uzlādēt litija jonu akumulatoru ar šo akumulatora lādētāju, lai panāktu balansēšanu. Balansēšanas dēlis Izmantojot balansētu akumulatora lādētāju, lādētājs un akumulators jāpievieno arī balansēšanas platei, izvēloties noteiktu ligzdu no balansēšanas plates. Aizsardzības ķēdes modulis (PCM) PCM plate ir elektroniska plate, kas ir savienota ar LiFePo4 akumulatoru bloku, un tās galvenā funkcija ir aizsargāt akumulatoru un lietotāju no darbības traucējumiem. Lai nodrošinātu drošu lietošanu, LiFePo4 akumulatoram jādarbojas saskaņā ar ļoti stingriem sprieguma parametriem. Atkarībā no akumulatora ražotāja un ķīmiskā sastāva šis sprieguma parametrs svārstās no 3,2 V uz šūnu izlādētiem akumulatoriem līdz 3,65 V uz šūnu uzlādējamiem akumulatoriem. PCM plate uzrauga šos sprieguma parametrus un atvieno akumulatoru no slodzes vai lādētāja, ja tie tiek pārsniegti. Viena LiFePo4 akumulatora vai vairāku paralēli savienotu LiFePo4 akumulatoru gadījumā to ir viegli izdarīt, jo PCM plate uzrauga atsevišķus spriegumus. Tomēr, ja vairāki akumulatori ir savienoti virknē, PCM platei ir jāuzrauga katra akumulatora spriegums. Akumulatora balansēšanas veidi LiFePo4 akumulatoru blokam ir izstrādāti dažādi akumulatoru balansēšanas algoritmi. Tie ir iedalīti pasīvajās un aktīvajās akumulatoru balansēšanas metodēs, pamatojoties uz akumulatora spriegumu un SOC. Pasīvā akumulatora balansēšana Pasīvā akumulatora balansēšanas metode atdala lieko lādiņu no pilnībā uzlādēta LiFePo4 akumulatora, izmantojot rezistīvos elementus, un piešķir visām šūnām līdzīgu lādiņu kā zemākajam LiFePo4 akumulatora lādiņam. Šī metode ir uzticamāka un izmanto mazāk komponentu, tādējādi samazinot kopējās sistēmas izmaksas. Tomēr šī tehnoloģija samazina sistēmas efektivitāti, jo enerģija tiek izkliedēta siltuma veidā, kas rada enerģijas zudumus. Tāpēc šī tehnoloģija ir piemērota mazjaudas lietojumprogrammām. Aktīva akumulatora balansēšana Aktīvā lādiņa balansēšana ir risinājums problēmām, kas saistītas ar LiFePo4 akumulatoriem. Aktīvās šūnu balansēšanas metode izlādē lādiņu no augstākas enerģijas LiFePo4 akumulatora un pārnes to uz zemākas enerģijas LiFePo4 akumulatoru. Salīdzinot ar pasīvo šūnu balansēšanas tehnoloģiju, šī metode ietaupa enerģiju LiFePo4 akumulatora modulī, tādējādi palielinot sistēmas efektivitāti, un prasa mazāk laika, lai balansētu starp LiFePo4 akumulatora bloka šūnām, nodrošinot lielāku uzlādes strāvu. Pat tad, kad LiFePo4 akumulatora bloks atrodas miera stāvoklī, pat perfekti saskaņoti LiFePo4 akumulatori zaudē lādiņu ar atšķirīgu ātrumu, jo pašizlādes ātrums mainās atkarībā no temperatūras gradienta: 10°C akumulatora temperatūras pieaugums jau divkāršo pašizlādes ātrumu. Tomēr aktīvā lādiņa balansēšana var atjaunot šūnu līdzsvaru pat tad, ja tās atrodas miera stāvoklī. Tomēr šai metodei ir sarežģīta shēma, kas palielina kopējās sistēmas izmaksas. Tāpēc aktīvā šūnu balansēšana ir piemērota lieljaudas lietojumprogrammām. Ir dažādas aktīvās balansēšanas shēmu topoloģijas, kas klasificētas atbilstoši enerģijas uzkrāšanas komponentiem, piemēram, kondensatori, induktori/transformatori un elektroniskie pārveidotāji. Kopumā aktīvā akumulatora pārvaldības sistēma samazina LiFePo4 akumulatoru bloka kopējās izmaksas, jo tai nav nepieciešams palielināt šūnu izmērus, lai kompensētu LiFePo4 akumulatoru izkliedi un nevienmērīgu novecošanos. Aktīva akumulatora pārvaldība kļūst kritiski svarīga, kad vecās šūnas tiek aizstātas ar jaunām šūnām un LiFePo4 akumulatoru blokā pastāv ievērojamas atšķirības. Tā kā aktīvās akumulatora pārvaldības sistēmas ļauj LiFePo4 akumulatoru blokos uzstādīt šūnas ar lielām parametru variācijām, ražošanas apjoms palielinās, bet garantijas un apkopes izmaksas samazinās. Tādēļ aktīvās akumulatora pārvaldības sistēmas uzlabo akumulatoru bloka veiktspēju, uzticamību un drošību, vienlaikus palīdzot samazināt izmaksas. Apkopot Lai līdz minimumam samazinātu šūnu sprieguma nobīdes ietekmi, nelīdzsvarotība ir pienācīgi jālīdzsvaro. Jebkura balansēšanas risinājuma mērķis ir nodrošināt LiFePo4 akumulatoru blokam darbību paredzētajā veiktspējas līmenī un palielināt tā pieejamo jaudu. Akumulatora balansēšana ir svarīga ne tikai veiktspējas uzlabošanai, bet arībateriju dzīves cikls, tas arī palielina LiFePo4 akumulatoru bloka drošības faktoru. Viena no jaunajām tehnoloģijām akumulatoru drošības uzlabošanai un akumulatora darbības laika pagarināšanai. Tā kā jaunā akumulatora balansēšanas tehnoloģija izseko atsevišķu LiFePo4 šūnu balansēšanas apjomu, tā pagarina LiFePo4 akumulatoru bloka kalpošanas laiku un uzlabo akumulatora vispārējo drošību.