Kur pajisjet kanë nevojë për një performancë të lartë dhe jetëgjatësi të lartëPaketa e baterisë LifePo4, ato duhet të balancojnë çdo qelizë. 
Pse paketa e baterisë LifePo4 ka nevojë për balancim të baterisë? Bateritë LifePo4 i nënshtrohen shumë karakteristikave të tilla si mbitensioni, nëntensioni, rryma e mbingarkesës dhe shkarkimit, ikja termike dhe çekuilibri i tensionit të baterisë. Një nga faktorët më të rëndësishëm është çekuilibri i qelizave, i cili ndryshon tensionin e secilës qelizë në paketë me kalimin e kohës, duke zvogëluar kështu me shpejtësi kapacitetin e baterisë. Kur paketa e baterisë LifePo4 është projektuar për të përdorur qeliza të shumta në seri, është e rëndësishme të projektohen karakteristikat elektrike për të balancuar në mënyrë të vazhdueshme tensionet e qelizave. Kjo nuk është vetëm për performancën e paketës së baterisë, por edhe për të optimizuar ciklin jetësor. Nevoja për doktrinë është që balancimi i baterisë të ndodhë para dhe pas ndërtimit të baterisë dhe duhet të bëhet gjatë gjithë ciklit jetësor të baterisë në mënyrë që të ruhet performanca optimale e baterisë! Përdorimi i balancimit të baterive na lejon të projektojmë bateri me kapacitet më të lartë për aplikime, sepse balancimi i lejon baterisë të arrijë një gjendje më të lartë ngarkimi (SOC). Mund ta imagjinoni lidhjen e shumë njësive LifePo4 Cell në seri sikur të tërhiqni një sajë me shumë qen për tërheqje. Ajo mund të tërhiqet me efikasitet maksimal vetëm nëse të gjithë qentë për tërheqje vrapojnë me të njëjtën shpejtësi. Me katër qen për tërheqje, nëse një qen për tërheqje vrapon ngadalë, atëherë tre qentë e tjerë për tërheqje duhet gjithashtu të ulin shpejtësinë e tyre, duke ulur kështu efikasitetin, dhe nëse një qen për tërheqje vrapon më shpejt, ai do të përfundojë duke tërhequr ngarkesën e tre qenve të tjerë për tërheqje dhe duke dëmtuar veten. Prandaj, kur qeliza të shumta LifePo4 janë të lidhura në seri, vlerat e tensionit të të gjitha qelizave duhet të jenë të barabarta në mënyrë që të merret një paketë baterie LifePo4 më efikase. 
Bateria nominale LifePo4 është vlerësuar vetëm në rreth 3.2V, por nësistemet e ruajtjes së energjisë në shtëpi, furnizime me energji portative, aplikime industriale, të telekomunikacionit, automjeteve elektrike dhe mikrorrjeteve, na duhet tension shumë më i lartë se nominali. Në vitet e fundit, bateritë e rikarikueshme LifePo4 kanë luajtur një rol kritik në bateritë e energjisë dhe sistemet e ruajtjes së energjisë për shkak të peshës së tyre të lehtë, dendësisë së lartë të energjisë, jetëgjatësisë së gjatë, kapacitetit të lartë, karikimit të shpejtë, niveleve të ulëta të vetëshkarkimit dhe mirëdashësisë ndaj mjedisit. Balancimi i qelizave siguron që tensioni dhe kapaciteti i secilës qelizë LifePo4 të jenë në të njëjtin nivel, përndryshe, diapazoni dhe jetëgjatësia e paketës së baterisë LiFePo4 do të reduktohen shumë dhe performanca e baterisë do të degradohet! Prandaj, balancimi i qelizave LifePo4 është një nga faktorët më të rëndësishëm në përcaktimin e cilësisë së baterisë. Gjatë funksionimit, do të ndodhë një hendek i vogël tensioni, por ne mund ta mbajmë atë brenda një diapazoni të pranueshëm me anë të balancimit të qelizave. Gjatë balancimit, qelizat me kapacitet më të lartë i nënshtrohen një cikli të plotë karikimi/shkarkimi. Pa balancimin e qelizave, qeliza me kapacitetin më të ngadaltë është një pikë e dobët. Balancimi i qelizave është një nga funksionet kryesore të BMS, së bashku me monitorimin e temperaturës, karikimin dhe funksione të tjera që ndihmojnë në maksimizimin e jetëgjatësisë së paketës. Arsyet e tjera për balancimin e baterisë: Bateria LifePo4 përdor jo të plotë të energjisë Thithja e më shumë rrymës sesa është projektuar për baterinë ose shkurtimi i saj ka shumë të ngjarë të shkaktojë dështim të parakohshëm të baterisë. Kur një bateri LifePo4 shkarkohet, qelizat më të dobëta do të shkarkohen më shpejt se qelizat e shëndetshme dhe do të arrijnë tensionin minimal më shpejt se qelizat e tjera. Kur një qelizë arrin tensionin minimal, e gjithë bateria shkëputet gjithashtu nga ngarkesa. Kjo rezulton në një kapacitet të papërdorur të energjisë së baterisë. Degradimi i qelizave Kur një qelizë LifePo4 mbingarkohet edhe pak mbi vlerën e sugjeruar, efektiviteti dhe gjithashtu jeta e qelizës zvogëlohet. Si shembull, një rritje e vogël e tensionit të karikimit nga 3.2V në 3.25V do ta prishë baterinë më shpejt me 30%. Pra, nëse balancimi i qelizës nuk është i saktë, mbingarkesa e vogël do të zvogëlojë jetëgjatësinë e baterisë. Ngarkim jo i plotë i një pakete celulare Bateritë LifePo4 karikohen me një rrymë të vazhdueshme midis shpejtësive 0.5 dhe 1.0. Tensioni i baterisë LifePo4 rritet ndërsa karikimi vazhdon për të arritur kulmin kur karikohet plotësisht dhe më pas bie. Mendoni për tre qeliza me përkatësisht 85 Ah, 86 Ah dhe 87 Ah dhe 100% SoC, dhe të gjitha qelizat më pas lirohen dhe SoC e tyre bie. Mund të zbuloni shpejt se qeliza 1 përfundon e para që mbaron energjinë duke qenë se ka kapacitetin më të ulët. Kur paketat e qelizave furnizohen me energji dhe e njëjta energji rrjedh nëpër qeliza, përsëri, qeliza 1 bllokohet gjatë karikimit dhe mund të konsiderohet e ngarkuar plotësisht pasi dy qelizat e tjera janë të ngarkuara plotësisht. Kjo do të thotë që qelizat 1 kanë një Efektivitet Kulometrik (CE) të reduktuar për shkak të vetëngrohjes së qelizës që rezulton në pabarazi të qelizave. Arratisje termike Pika më e tmerrshme që mund të ndodhë është ikja termike. Siç e kuptojmë ne.qelizat e litiumitjanë shumë të ndjeshme ndaj mbingarkimit, si dhe shkarkimit të tepërt. Në një paketë me 4 qeliza, nëse një qelizë është 3.5 V ndërsa të tjerat janë 3.2 V, ngarkimi do t'i ngarkojë të gjitha qelizat së bashku sepse ato janë në seri dhe do ta ngarkojë qelizën 3.5 V me tension më të lartë se ai i rekomanduar, sepse bateritë e tjera ende kanë nevojë për ngarkim. Kjo çon në ikje termike kur shkalla e gjenerimit të nxehtësisë së brendshme tejkalon shkallën me të cilën mund të çlirohet nxehtësia. Kjo bën që paketa e baterisë LifePo4 të bëhet e pakontrollueshme termikisht. Çfarë shkakton çekuilibrimin e Cell në paketat e baterive? Tani e kuptojmë pse është thelbësore të mbash të gjitha qelizat e ekuilibruara në një bateri. Por për ta adresuar problemin në mënyrë të përshtatshme, duhet të dimë fillimisht pse qelizat çekuilibrohen. Siç u tha më parë, kur një bateri krijohet duke i vendosur qelizat në seri, sigurohet që të gjitha qelizat të mbeten në të njëjtat nivele tensioni. Pra, një bateri e re do të ketë gjithmonë qeliza të ekuilibruara. Por, ndërsa bateria vihet në përdorim, qelizat dalin jashtë ekuilibrit për shkak të faktorëve të mëposhtëm. Mospërputhje e SOC-së Matja e SOC-së së një qelize është e ndërlikuar; prandaj është shumë e ndërlikuar të matet SOC-ja e qelizave specifike në një bateri. Një metodë optimale e harmonizimit të qelizave duhet të përputhet me qelizat e të njëjtit SOC në vend të të njëjtave gradë tensioni (OCV). Por, meqenëse është pothuajse e pamundur që qelizat të përputhen vetëm në terma tensioni kur krijohet një paketë, varianti në SOC mund të rezultojë në një modifikim në OCV në kohën e duhur. Varianti i rezistencës së brendshme Është jashtëzakonisht e vështirë të gjesh qeliza me të njëjtën rezistencë të brendshme (IR) dhe me plakjen e baterisë, IR e qelizës ndryshon gjithashtu, dhe për këtë arsye në një paketë baterie jo të gjitha qelizat do të kenë të njëjtën IR. Siç e kuptojmë, IR shton pandjeshmërinë e brendshme të qelizës, e cila përcakton rrymën që rrjedh nëpër një qelizë. Meqenëse IR ndryshon, rryma përmes qelizës dhe tensioni i saj ndryshojnë gjithashtu. Niveli i temperaturës Aftësia e faturimit dhe lëshimit të qelizës varet gjithashtu nga temperatura përreth saj. Në një paketë baterie të konsiderueshme si në automjetet elektrike ose panelet diellore, qelizat shpërndahen në një zonë të mbeturinave dhe mund të ketë një ndryshim temperature midis vetë paketës duke bërë që një qelizë të karikohet ose shkarkohet më shpejt se qelizat e tjera duke shkaktuar një pabarazi. Nga faktorët e mësipërm, është e qartë se nuk mund të parandalojmë që qelizat të çekuilibrohen gjatë gjithë procedurës. Pra, e vetmja zgjidhje është përdorimi i një sistemi të jashtëm që kërkon që qelizat të ekuilibrohen përsëri pasi ato të çekuilibrohen. Ky sistem quhet Sistemi i Balancimit të Baterisë. 
Si të arrihet ekuilibri i baterisë LiFePo4? Sistemi i Menaxhimit të Baterisë (BMS) Në përgjithësi, paketa e baterisë LiFePo4 nuk mund ta arrijë balancimin e baterisë vetë, kjo mund të arrihet dukesistemi i menaxhimit të baterisë(BMS). Prodhuesi i baterisë do të integrojë funksionin e balancimit të baterisë dhe funksione të tjera mbrojtëse, të tilla si mbrojtja nga mbitensioni i ngarkesës, treguesi SOC, alarmi/mbrojtja nga mbitemperatura, etj., në këtë pllakë BMS. Karikues baterie litium-jon me funksion balancimi I njohur gjithashtu si "karikues baterie balancues", karikuesi integron një funksion balancimi për të mbështetur bateri të ndryshme me numër të ndryshëm telash (p.sh. 1~6S). Edhe nëse bateria juaj nuk ka një pllakë BMS, mund ta karikoni baterinë tuaj Li-ion me këtë karikues baterie për të arritur balancimin. Bordi i balancimit Kur përdorni një karikues baterie të balancuar, duhet ta lidhni edhe karikuesin dhe baterinë me pllakën e balancimit duke zgjedhur një prizë specifike nga pllakën e balancimit. Moduli i Qarkut të Mbrojtjes (PCM) Pllaka PCM është një pllakë elektronike që është e lidhur me paketën e baterisë LiFePo4 dhe funksioni i saj kryesor është të mbrojë baterinë dhe përdoruesin nga keqfunksionimet. Për të siguruar përdorim të sigurt, bateria LiFePo4 duhet të funksionojë nën parametra shumë të rreptë të tensionit. Në varësi të prodhuesit të baterisë dhe kimisë së saj, ky parametër tensioni varion midis 3.2 V për qelizë për bateritë e shkarkuara dhe 3.65 V për qelizë për bateritë e rikarikueshme. Bordi PCM monitoron këto parametra tensioni dhe e shkëput baterinë nga ngarkesa ose ngarkuesi nëse ato tejkalohen. Në rastin e një baterie të vetme LiFePo4 ose të shumë baterive LiFePo4 të lidhura paralelisht, kjo arrihet lehtësisht sepse pllaka PCM monitoron tensionet individuale. Megjithatë, kur bateri të shumëfishta janë të lidhura në seri, pllaka PCM duhet të monitorojë tensionin e secilës bateri. Llojet e Balancimit të Baterisë Janë zhvilluar algoritme të ndryshme të balancimit të baterive për paketën e baterive LiFePo4. Ato ndahen në metoda pasive dhe aktive të balancimit të baterive bazuar në tensionin e baterisë dhe SOC-në. 
Balancimi Pasiv i Baterisë Teknika e balancimit pasiv të baterisë ndan ngarkesën e tepërt nga një bateri LiFePo4 plotësisht e energjizuar përmes elementëve rezistues dhe u jep të gjitha qelizave një ngarkesë të ngjashme me ngarkesën më të ulët të baterisë LiFePo4. Kjo teknikë është më e besueshme dhe përdor më pak komponentë, duke ulur kështu koston e përgjithshme të sistemit. Megjithatë, teknologjia zvogëlon efikasitetin e sistemit pasi energjia shpërndahet në formën e nxehtësisë që gjeneron humbje energjie. Prandaj, kjo teknologji është e përshtatshme për aplikime me energji të ulët. 
Balancimi aktiv i baterisë Balancimi aktiv i ngarkesës është një zgjidhje për sfidat që lidhen me bateritë LiFePo4. Teknika e balancimit aktiv të qelizave shkarkon ngarkesën nga bateria LiFePo4 me energji më të lartë dhe e transferon atë në baterinë LiFePo4 me energji më të ulët. Krahasuar me teknologjinë e balancimit pasiv të qelizave, kjo teknikë kursen energji në modulin e baterisë LiFePo4, duke rritur kështu efikasitetin e sistemit dhe kërkon më pak kohë për të balancuar midis qelizave të paketës së baterisë LiFePo4, duke lejuar rryma më të larta karikimi. Edhe kur paketa e baterisë LiFePo4 është në qetësi, edhe bateritë LiFePo4 të përputhura në mënyrë të përsosur humbasin ngarkesën me shpejtësi të ndryshme sepse shkalla e vetë-shkarkimit ndryshon në varësi të gradientit të temperaturës: një rritje prej 10°C në temperaturën e baterisë tashmë dyfishon shkallën e vetë-shkarkimit. Sidoqoftë, balancimi aktiv i ngarkesës mund t'i rikthejë qelizat në ekuilibër, edhe nëse ato janë në qetësi. Sidoqoftë, kjo teknikë ka qarqe komplekse, të cilat rrisin koston e përgjithshme të sistemit. Prandaj, balancimi aktiv i qelizave është i përshtatshëm për aplikime me fuqi të lartë. Ekzistojnë topologji të ndryshme të qarqeve të balancimit aktiv të klasifikuara sipas komponentëve të ruajtjes së energjisë, siç janë kondensatorët, induktorët/transformatorët dhe konvertuesit elektronikë. Në përgjithësi, sistemi aktiv i menaxhimit të baterive zvogëlon koston e përgjithshme të paketës së baterive LiFePo4 sepse nuk kërkon mbidimensionim të qelizave për të kompensuar shpërndarjen dhe plakjen e pabarabartë midis baterive LiFePo4. Menaxhimi aktiv i baterive bëhet kritik kur qelizat e vjetra zëvendësohen me qeliza të reja dhe ka ndryshime të konsiderueshme brenda paketës së baterive LiFePo4. Meqenëse sistemet aktive të menaxhimit të baterive bëjnë të mundur instalimin e qelizave me ndryshime të mëdha të parametrave në paketat e baterive LiFePo4, rendimentet e prodhimit rriten ndërsa kostot e garancisë dhe mirëmbajtjes ulen. Prandaj, sistemet aktive të menaxhimit të baterive përfitojnë performancën, besueshmërinë dhe sigurinë e paketës së baterive, ndërsa ndihmojnë në uljen e kostove. Përmbledh Për të minimizuar efektet e devijimit të tensionit të qelizave, çekuilibrat duhet të moderohen siç duhet. Qëllimi i çdo zgjidhjeje balancuese është të lejojë që paketa e baterisë LiFePo4 të funksionojë në nivelin e synuar të performancës dhe të zgjerojë kapacitetin e saj të disponueshëm. Balancimi i baterisë nuk është i rëndësishëm vetëm për përmirësimin e performancës dhecikli jetësor i baterive, ajo gjithashtu shton një faktor sigurie në paketën e baterisë LiFePo4. Një nga teknologjitë në zhvillim për përmirësimin e sigurisë së baterisë dhe zgjatjen e jetëgjatësisë së saj. Ndërsa teknologjia e re e balancimit të baterisë gjurmon sasinë e balancimit të kërkuar për qelizat individuale LiFePo4, ajo zgjat jetëgjatësinë e paketës së baterisë LiFePo4 dhe rrit sigurinë e përgjithshme të baterisë.
Koha e postimit: 08 Maj 2024