Како балансирањето на ќелиите го продолжува животниот век на батеријата Po4?

Кога на уредите им е потребна долготрајна, висока ефикасностLifePo4 батерија, тие треба да ја балансираат секоја клетка. Зошто LifePo4 батеријата има потреба од балансирање на батеријата? LifePo4 батериите се предмет на многу карактеристики како што се пренапон, поднапон, струја на преполнување и празнење, термичко бегство и нерамнотежа на напонот на батеријата. Еден од најважните фактори е нерамнотежата на ќелиите, која го менува напонот на секоја ќелија во пакетот со текот на времето, со што брзо се намалува капацитетот на батеријата. Кога LifePo4 батеријата е дизајнирана да користи повеќе ќелии во серија, важно е да се дизајнираат електричните карактеристики за конзистентно балансирање на напоните на ќелиите. Ова не е само за перформансите на батеријата, туку и за оптимизирање на животниот циклус. Потребата од доктрина е дека балансирањето на батеријата се случува пред и по склопувањето на батеријата и мора да се прави во текот на целиот животен циклус на батеријата за да се одржат оптимални перформанси на батеријата! Употребата на балансирање на батерии ни овозможува да дизајнираме батерии со поголем капацитет за апликации, бидејќи балансирањето ѝ овозможува на батеријата да постигне повисока состојба на полнење (SOC). Можете да замислите поврзување на многу единици LifePo4 Cell во серија како да влечете санка со многу влечни куки. Санката може да се влече со максимална ефикасност само ако сите влечни куки работат со иста брзина. Со четири влечни куки, ако едно влечно куки работи бавно, тогаш другите три влечни куки исто така мора да ја намалат својата брзина, со што се намалува ефикасноста, а ако едно влечно куки работи побрзо, ќе заврши влечејќи го товарот на другите три влечни куки и ќе се повреди. Затоа, кога повеќе LifePo4 ќелии се поврзани во серија, вредностите на напонот на сите ќелии треба да бидат еднакви за да се добие поефикасен пакет батерии LifePo4. Номиналната LifePo4 батерија е оценета на само околу 3,2V, но восистеми за складирање на енергија во домот, преносни напојувања, индустриски, телекомуникациски, електрични возила и микромрежни апликации, ни е потребен многу повисок напон од номиналниот. Во последниве години, LifePo4 батериите што можат да се полнат играат клучна улога во батериите за напојување и системите за складирање енергија поради нивната мала тежина, висока густина на енергија, долг век на траење, висок капацитет, брзо полнење, ниски нивоа на самопразнење и еколошка прифатливост. Балансирањето на ќелиите гарантира дека напонот и капацитетот на секоја LifePo4 ќелија се на исто ниво, во спротивно, опсегот и животниот век на батеријата LiFePo4 ќе бидат значително намалени, а перформансите на батеријата ќе бидат деградирани! Затоа, балансот на LifePo4 ќелиите е еден од најважните фактори во одредувањето на квалитетот на батеријата. За време на работата, ќе се појави мал напонски јаз, но можеме да го одржиме во прифатлив опсег со помош на балансирање на ќелиите. За време на балансирањето, ќелиите со поголем капацитет минуваат низ целосен циклус на полнење/празнење. Без балансирање на ќелиите, ќелијата со најмал капацитет е слаба точка. Балансирањето на ќелиите е една од основните функции на BMS, заедно со следењето на температурата, полнењето и други функции што помагаат да се максимизира животниот век на пакетот. Други причини за балансирање на батеријата: LifePo4 батеријата е нецелосно искористена. Апсорпцијата на поголема струја од онаа за која е наменета батеријата или спојувањето на батеријата најверојатно ќе предизвика предвремено откажување на батеријата. Кога батеријата LifePo4 се празни, послабите ќелии ќе се испразнат побрзо од здравите ќелии и ќе достигнат минимален напон побрзо од другите ќелии. Кога ќелијата ќе достигне минимален напон, целата батерија се исклучува од оптоварувањето. Ова резултира со неискористен капацитет на енергија од батеријата. Деградација на клетките Кога LifePo4 ќелијата е преполнета дури и малку над нејзината препорачана вредност, ефикасноста и животниот век на ќелијата се намалуваат. На пример, мало зголемување на напонот на полнење од 3,2V на 3,25V ќе ја расипе батеријата побрзо за 30%. Значи, ако балансирањето на ќелијата не е точно, малото преполнување ќе го намали животниот век на батеријата. Нецелосно полнење на мобилен пакет LifePo4 батериите се полнат со континуирана струја од 0,5 до 1,0 стапки. Напонот на LifePo4 батеријата расте како што полнењето продолжува, достигнувајќи врв кога целосно се полни, а потоа паѓа. Замислете три ќелии со 85 Ah, 86 Ah и 87 Ah соодветно и 100% SoC, и сите ќелии потоа се ослободуваат, а нивниот SoC се намалува. Можете брзо да откриете дека ќелијата 1 е првата што останува без енергија бидејќи има најмал капацитет. Кога ќе се напојуваат ќелиите и истата струја тече низ ќелиите, повторно, ќелијата 1 забавува за време на полнењето и може да се смета за целосно наполнета бидејќи другите две ќелии се целосно наполнети. Ова значи дека ќелиите 1 имаат намалена кулометриска ефикасност (CE) поради самозагревањето на ќелијата што резултира со нееднаквост на ќелиите. Термичко бегство Најстрашната точка што може да се случи е термалното бегство. Како што разбирамелитиумски ќелиисе многу чувствителни на преполнување, како и на препразнење. Во пакет од 4 ќелии, ако едната ќелија е 3,5 V, додека другите се 3,2 V, полнењето ќе ги наполни сите ќелии заедно бидејќи се поврзани сериски и ќе ја наполни ќелијата од 3,5 V со поголем напон од препорачаниот бидејќи другите батерии сè уште треба да се полнат. Ова доведува до термичко бегство кога стапката на внатрешно производство на топлина ја надминува брзината со која топлината може да се ослободи. Ова предизвикува батеријата LifePo4 да стане термички неконтролирана. Што предизвикува нерамнотежа на ќелиите во батериите? Сега разбираме зошто е важно да се одржуваат сите ќелии балансирани во батеријата. Но, за соодветно да се реши проблемот, треба да знаеме зошто ќелиите стануваат неурамнотежени од прва рака. Како што беше кажано претходно, кога батеријата се создава со сериско поставување на ќелиите, се осигурува дека сите ќелии остануваат на исти нивоа на напон. Значи, новата батерија секогаш ќе има избалансирани ќелии. Но, како што батеријата се става во употреба, ќелиите стануваат неурамнотежени поради следните фактори. Несовпаѓање на SOC Мерењето на SOC на ќелија е комплицирано; оттука е многу сложено да се измери SOC на специфични ќелии во батеријата. Оптималниот метод за хармонизација на ќелиите треба да ги совпаѓа ќелиите со ист SOC, наместо со ист степен на напон (OCV). Но, бидејќи речиси е невозможно ќелиите да се совпаѓаат само по напон при изработка на пакет, варијантата во SOC може да резултира со модификација на OCV со текот на времето. Варијанта на внатрешен отпор Исклучително е тешко да се најдат ќелии со ист внатрешен отпор (IR) и како што старее батеријата, IR-то на ќелијата исто така се менува, па затоа во една батерија не сите ќелии ќе имаат ист IR. Како што разбираме, IR-то придонесува за внатрешната неосетливост на ќелијата, што ја одредува струјата што тече низ ќелијата. Бидејќи IR-то се менува, струјата низ ќелијата и нејзиниот напон исто така се менуваат. Ниво на температура Способноста за полнење и ослободување на ќелијата зависи и од температурата околу неа. Во голем пакет батерии, како кај електричните возила или сончевите низи, ќелиите се распоредени низ простор за празнење и може да има температурна разлика меѓу самиот пакет, што предизвикува една ќелија да се полни или празни побрзо од останатите ќелии, предизвикувајќи нееднаквост. Од горенаведените фактори, јасно е дека не можеме да спречиме клетките да се дисбалансираат во текот на постапката. Затоа, единствениот лек е да се користи надворешен систем кој бара клетките повторно да се избалансираат откако ќе се избалансираат. Овој систем се нарекува Систем за балансирање на батерии. Како да се постигне рамнотежа помеѓу LiFePo4 батериите? Систем за управување со батерии (BMS) Генерално, LiFePo4 батеријата не може сама да постигне балансирање на батеријата, тоа може да се постигне сосистем за управување со батерии(BMS). Производителот на батерии ќе ја интегрира функцијата за балансирање на батериите и други функции за заштита како што се заштита од пренапон на полнење, SOC индикатор, аларм/заштита од претемпература итн. на оваа BMS плоча. Литиум-јонски полнач за батерии со функција за балансирање Исто така познат како „балансиран полнач за батерии“, полначот интегрира функција за балансирање за да поддржува различни батерии со различен број на низи (на пр. 1~6S). Дури и ако вашата батерија нема BMS плоча, можете да ја полните вашата литиум-јонска батерија со овој полнач за да постигнете балансирање. Балансирана табла Кога користите балансиран полнач за батерии, мора да го поврзете полначот и батеријата и балансирачката табла со избирање на специфичен приклучок од балансирачката табла. Модул за заштитно коло (PCM) PCM плочата е електронска плоча што е поврзана со батеријата LiFePo4 и нејзината главна функција е да ја заштити батеријата и корисникот од дефект. За да се обезбеди безбедна употреба, LiFePo4 батеријата мора да работи под многу строги параметри на напон. Во зависност од производителот на батеријата и хемијата, овој параметар на напон варира помеѓу 3,2 V по ќелија за испразнети батерии и 3,65 V по ќелија за батерии што се полнат. PCM плочата ги следи овие параметри на напон и ја исклучува батеријата од товарот или полначот ако се надминат. Во случај на една LiFePo4 батерија или повеќе LiFePo4 батерии поврзани паралелно, ова лесно се постигнува бидејќи PCM плочата ги следи индивидуалните напони. Меѓутоа, кога повеќе батерии се поврзани сериски, PCM плочата мора да го следи напонот на секоја батерија. Видови на балансирање на батеријата Развиени се различни алгоритми за балансирање на батерии за LiFePo4 батерии. Тие се поделени на пасивни и активни методи за балансирање на батериите врз основа на напонот на батеријата и SOC. Пасивно балансирање на батеријата Техниката за пасивно балансирање на батериите го одвојува вишокот полнеж од целосно напојуваната LiFePo4 батерија преку резистивни елементи и им дава на сите ќелии слично полнење како и најниското полнење на LiFePo4 батеријата. Оваа техника е посигурна и користи помалку компоненти, со што се намалува вкупната цена на системот. Сепак, технологијата ја намалува ефикасноста на системот бидејќи енергијата се троши во форма на топлина што генерира загуба на енергија. Затоа, оваа технологија е погодна за апликации со мала потрошувачка на енергија. Активно балансирање на батеријата Активното балансирање на полнењето е решение за предизвиците поврзани со LiFePo4 батериите. Техниката за активно балансирање на ќелиите го празне полнењето од LiFePo4 батеријата со поголема енергија и го пренесува на LiFePo4 батеријата со помала енергија. Во споредба со технологијата за пасивно балансирање на ќелиите, оваа техника заштедува енергија во LiFePo4 батерискиот модул, со што се зголемува ефикасноста на системот и бара помалку време за балансирање помеѓу ќелиите на LiFePo4 батерискиот пакет, овозможувајќи повисоки струи на полнење. Дури и кога LiFePo4 батеријата е во мирување, дури и совршено соодветните LiFePo4 батерии губат полнење со различна брзина бидејќи стапката на самопразнење варира во зависност од температурниот градиент: зголемувањето на температурата на батеријата од 10°C веќе ја дуплира стапката на самопразнење. Сепак, активното балансирање на полнењето може да ги врати ќелиите во рамнотежа, дури и ако се во мирување. Сепак, оваа техника има сложени кола, што ја зголемува вкупната цена на системот. Затоа, активното балансирање на ќелиите е погодно за апликации со голема моќност. Постојат различни топологии на кола за активно балансирање класифицирани според компонентите за складирање на енергија, како што се кондензатори, индуктори/трансформатори и електронски конвертори. Генерално, активниот систем за управување со батерии ја намалува вкупната цена на LiFePo4 батеријата бидејќи не бара преголемо димензионирање на ќелиите за да се компензира дисперзијата и нерамномерното стареење меѓу LiFePo4 батериите. Активното управување со батериите станува критично кога старите ќелии се заменуваат со нови ќелии и има значителни варијации во рамките на LiFePo4 батеријата. Бидејќи системите за активно управување со батерии овозможуваат инсталирање на ќелии со големи варијации на параметрите во LiFePo4 батериите, приносите на производство се зголемуваат, додека трошоците за гаранција и одржување се намалуваат. Затоа, системите за активно управување со батериите имаат корист за перформансите, сигурноста и безбедноста на батеријата, а воедно помагаат и во намалувањето на трошоците. Резимира За да се минимизираат ефектите од отстапувањето на напонот на ќелиите, нерамнотежата мора правилно да се модерира. Целта на секое решение за балансирање е да му овозможи на LiFePo4 батеријата да работи на предвиденото ниво на перформанси и да го прошири својот достапен капацитет. Балансирањето на батеријата не е важно само за подобрување на перформансите иживотниот циклус на батериите, исто така додава фактор на безбедност на LiFePo4 батеријата. Една од новите технологии за подобрување на безбедноста на батеријата и продолжување на животниот век на батеријата. Бидејќи новата технологија за балансирање на батериите ја следи количината на балансирање потребна за поединечни LiFePo4 ќелии, таа го продолжува животниот век на LiFePo4 батеријата и ја подобрува целокупната безбедност на батеријата.