Cihazların uzun ömürlü, yüksek performanslı bir ürüne ihtiyacı olduğundaLifePo4 pil takımı, her hücreyi dengelemeleri gerekiyor. 
LifePo4 pil takımının pil dengelemeye ihtiyacı neden var? LifePo4 pilleri aşırı voltaj, düşük voltaj, aşırı şarj ve deşarj akımı, termal kaçak ve pil voltajı dengesizliği gibi birçok özelliğe tabidir. En önemli faktörlerden biri, zamanla paketteki her bir hücrenin voltajını değiştiren ve böylece pil kapasitesini hızla azaltan hücre dengesizliğidir. LifePo4 pil paketi seri olarak birden fazla hücre kullanacak şekilde tasarlandığında, hücre voltajlarını tutarlı bir şekilde dengelemek için elektriksel özellikleri tasarlamak önemlidir. Bu yalnızca pil paketinin performansı için değil, aynı zamanda yaşam döngüsünü optimize etmek için de geçerlidir. Doktrine duyulan ihtiyaç, pil dengelemesinin pilin inşa edilmesinden önce ve sonra gerçekleşmesi ve optimum pil performansını korumak için pilin yaşam döngüsü boyunca yapılması gerektiğidir! Pil dengelemesinin kullanımı, uygulamalar için daha yüksek kapasiteli piller tasarlamamızı sağlar çünkü dengeleme, pilin daha yüksek bir şarj durumuna (SOC) ulaşmasını sağlar. Birçok LifePo4 Hücre ünitesini seri olarak bağlamayı, birçok kızak köpeği olan bir kızak çekiyormuşsunuz gibi hayal edebilirsiniz. Kızak, yalnızca tüm kızak köpekleri aynı hızda çalışıyorsa maksimum verimlilikle çekilebilir. Dört kızak köpeğiyle, bir kızak köpeği yavaş koşarsa, diğer üç kızak köpeği de hızlarını düşürmek zorunda kalır, bu da verimliliği azaltır ve bir kızak köpeği daha hızlı koşarsa, diğer üç kızak köpeğinin yükünü çekerek kendine zarar verir. Bu nedenle, birden fazla LifePo4 hücresi seri olarak bağlandığında, daha verimli bir LifePo4 pil takımı elde etmek için tüm hücrelerin voltaj değerleri eşit olmalıdır. 
Nominal LifePo4 pilinin değeri yalnızca yaklaşık 3,2 V'tur, ancakev enerji depolama sistemleri, taşınabilir güç kaynakları, endüstriyel, telekom, elektrikli araç ve mikro şebeke uygulamaları, nominal voltajdan çok daha yüksek bir voltaja ihtiyacımız var. Son yıllarda, şarj edilebilir LifePo4 piller hafiflikleri, yüksek enerji yoğunlukları, uzun ömürleri, yüksek kapasiteleri, hızlı şarj olmaları, düşük kendi kendine deşarj seviyeleri ve çevre dostu olmaları nedeniyle güç pillerinde ve enerji depolama sistemlerinde kritik bir rol oynamıştır. Hücre dengeleme, her LifePo4 hücresinin voltajının ve kapasitesinin aynı seviyede olmasını sağlar, aksi takdirde LiFePo4 pil takımının menzili ve ömrü büyük ölçüde azalacak ve pil performansı düşecektir! Bu nedenle, LifePo4 hücre dengesi pilin kalitesini belirlemede en önemli faktörlerden biridir. Çalışma sırasında küçük bir voltaj boşluğu oluşacaktır, ancak hücre dengelemesi yoluyla bunu kabul edilebilir bir aralıkta tutabiliriz. Dengeleme sırasında, daha yüksek kapasiteli hücreler tam bir şarj/deşarj döngüsünden geçer. Hücre dengelemesi olmadan, en yavaş kapasiteye sahip hücre zayıf bir noktadır. Hücre dengelemesi, sıcaklık izleme, şarj etme ve paket ömrünü en üst düzeye çıkarmaya yardımcı olan diğer işlevlerle birlikte BMS'nin temel işlevlerinden biridir. Pil dengelemenin diğer nedenleri: LifePo4 pil pcak eksik enerji kullanımı Pilin tasarlandığından daha fazla akım emmek veya pili kısa devre yapmak, erken pil arızasına neden olma olasılığı en yüksektir. Bir LifePo4 pil takımı boşaldığında, zayıf hücreler sağlıklı hücrelerden daha hızlı boşalır ve diğer hücrelerden daha hızlı minimum voltaja ulaşırlar. Bir hücre minimum voltaja ulaştığında, tüm pil takımı da yükten ayrılır. Bu, kullanılmayan bir pil takımı enerjisi kapasitesiyle sonuçlanır. Hücre bozulması Bir LifePo4 hücresi önerilen değerinin biraz üzerinde bile aşırı şarj edildiğinde hücrenin etkinliği ve ömrü azalır. Örneğin, şarj voltajında 3,2 V'tan 3,25 V'a küçük bir artış, pili %30 daha hızlı bozar. Yani hücre dengelemesi doğru değilse, küçük bir aşırı şarj bile pil ömrünü azaltır. Hücre Paketinin Eksik Şarjı LifePo4 pilleri 0,5 ile 1,0 oranları arasında sürekli bir akımda faturalandırılır. LifePo4 pil voltajı, tamamen şarj edildikten sonra şarj işlemi zirveye ulaştığında yükselir ve ardından düşer. Sırasıyla 85 Ah, 86 Ah ve 87 Ah'lik üç hücreyi ve %100 SoC'yi düşünün ve tüm hücreler daha sonra serbest bırakılır ve SoC'leri azalır. En düşük kapasiteye sahip olduğu için hücre 1'in enerjisi biten ilk hücre olduğunu hemen öğrenebilirsiniz. Hücre paketlerine güç verildiğinde ve aynı akım hücrelerden aktığında, bir kez daha, hücre 1 şarj sırasında geride kalır ve diğer iki hücre tamamen şarjlı olduğu için tamamen şarj edilmiş olarak kabul edilebilir. Bu, hücre 1'in hücrenin kendi kendine ısınması nedeniyle hücre eşitsizliğine yol açan düşük bir Kulometrik Etkinliğe (CE) sahip olduğu anlamına gelir. Termal Kaçak Gerçekleşebilecek en kötü durum termal kaçaktır. Anladığımız kadarıylalityum hücrelerAşırı şarja ve aşırı deşarja karşı çok hassastırlar. 4 hücreli bir pakette, bir hücre 3,5 V iken diğerleri 3,2 V ise, şarj seri oldukları için tüm hücreleri birlikte şarj edecektir ve ayrıca 3,5 V hücreyi önerilen voltajdan daha yüksek bir voltaja şarj edecektir çünkü diğer piller hala şarj edilmeye ihtiyaç duymaktadır. Bu, iç ısı üretiminin fiyatı, ısının serbest bırakılabileceği oranı aştığında termal kaçak oluşmasına yol açar. Bu, LifePo4 pil takımının termal olarak kontrol edilemez hale gelmesine neden olur. Pillerde hücre dengesizliğinin tetikleyicileri nelerdir? Şimdi bir pil paketindeki tüm hücreleri dengede tutmanın neden önemli olduğunu anlıyoruz. Ancak sorunu uygun şekilde ele almak için hücrelerin neden dengesiz hale geldiğini ilk elden bilmeliyiz. Daha önce anlatıldığı gibi, bir pil paketi hücreleri seri olarak yerleştirerek oluşturulduğunda tüm hücrelerin aynı voltaj seviyelerinde kaldığından emin olunur. Bu nedenle yeni bir pil paketi her zaman gerçekten dengeli hücrelere sahip olacaktır. Ancak paket kullanıma girdiğinde hücreler aşağıdaki faktörler nedeniyle dengesiz hale gelir. SOC Uyuşmazlığı Bir hücrenin SOC'sini ölçmek karmaşıktır; dolayısıyla bir bataryadaki belirli hücrelerin SOC'sini ölçmek çok karmaşıktır. En uygun hücre uyumlaştırma yöntemi, aynı voltaj (OCV) dereceleri yerine aynı SOC'nin hücrelerini eşleştirmelidir. Ancak bir paket oluştururken hücrelerin yalnızca voltaj terimleri üzerinden eşleştirilmesi neredeyse mümkün olmadığından, SOC'deki değişken, zamanı geldiğinde OCV'de bir değişikliğe yol açabilir. İç direnç varyantı Aynı İç Direnç (IR) hücrelerini bulmak son derece zordur ve pil yaşlandıkça, hücrenin IR'si de değişir ve bu nedenle bir pil paketinde tüm hücreler aynı IR'ye sahip olmaz. Anladığımız kadarıyla IR, hücrenin iç duyarsızlığına eklenir ve bu da hücreden geçen akımı belirler. IR değiştiği için hücreden geçen akım ve ayrıca voltajı da farklılaşır. Sıcaklık seviyesi Hücrenin faturalama ve serbest bırakma kapasitesi ayrıca etrafındaki sıcaklığa da bağlıdır. EV'ler veya güneş panelleri gibi önemli bir pil paketinde, hücreler bir atık alanına dağıtılır ve paketin kendisi arasında bir sıcaklık farkı olabilir ve bu da bir hücrenin kalan hücrelerden daha hızlı şarj olmasına veya boşalmasına neden olarak eşitsizliğe yol açabilir. Yukarıdaki faktörlerden, prosedür boyunca hücrelerin dengesizleşmesini engelleyemeyeceğimiz açıktır. Bu nedenle, tek çare, hücrelerin dengesizleştikten sonra tekrar dengelenmesini gerektiren harici bir sistem kullanmaktır. Bu sisteme Pil Dengeleme Sistemi denir. 
LiFePo4 pil takımı dengesi nasıl sağlanır? Pil Yönetim Sistemi (BMS) Genellikle LiFePo4 pil takımı kendi başına pil dengesini sağlayamaz, bu şu şekilde sağlanabilir:pil yönetim sistemi(BMS). Pil üreticisi, pil dengeleme fonksiyonunu ve şarj aşırı voltaj koruması, SOC göstergesi, aşırı sıcaklık alarmı/koruması vb. gibi diğer koruma fonksiyonlarını bu BMS kartına entegre edecektir. Dengeleme fonksiyonlu Li-ion pil şarj cihazı "Dengeli akü şarj cihazı" olarak da bilinen şarj cihazı, farklı dize sayılarına sahip farklı aküleri desteklemek için bir denge işlevi entegre eder (örneğin 1~6S). Akünüzde BMS kartı olmasa bile, dengeleme elde etmek için Li-ion akünüzü bu akü şarj cihazıyla şarj edebilirsiniz. Denge Tahtası Dengeli akü şarj cihazı kullandığınızda, dengeleme panosundan belirli bir soketi seçerek şarj cihazını ve akünüzü dengeleme panosuna bağlamanız gerekir. Koruma Devre Modülü (PCM) PCM kartı, LiFePo4 pil takımına bağlanan elektronik bir karttır ve temel işlevi pili ve kullanıcıyı arızalardan korumaktır. Güvenli kullanım sağlamak için, LiFePo4 pil çok sıkı voltaj parametreleri altında çalışmalıdır. Pil üreticisine ve kimyasına bağlı olarak, bu voltaj parametresi boşalmış piller için hücre başına 3,2 V ile şarj edilebilir piller için hücre başına 3,65 V arasında değişir. PCM kartı bu voltaj parametrelerini izler ve bunlar aşılırsa pili yükten veya şarj cihazından ayırır. Tek bir LiFePo4 pil veya paralel olarak bağlanmış birden fazla LiFePo4 pil durumunda, bu kolayca gerçekleştirilir çünkü PCM kartı bireysel voltajları izler. Ancak, birden fazla pil seri olarak bağlandığında, PCM kartı her bir pilin voltajını izlemelidir. Akü Dengeleme Türleri LiFePo4 pil takımı için çeşitli pil dengeleme algoritmaları geliştirilmiştir. Pil voltajı ve SOC'ye dayalı olarak pasif ve aktif pil dengeleme yöntemlerine ayrılır. 
Pasif Pil Dengeleme Pasif pil dengeleme tekniği, tam enerjili bir LiFePo4 pilinden aşırı şarjı dirençli elemanlar aracılığıyla ayırır ve tüm hücrelere en düşük LiFePo4 pil şarjına benzer bir şarj verir. Bu teknik daha güvenilirdir ve daha az bileşen kullanır, böylece genel sistem maliyetini düşürür. Ancak, teknoloji enerji kaybı üreten ısı biçiminde enerji dağıtıldığı için sistemin verimliliğini azaltır. Bu nedenle, bu teknoloji düşük güç uygulamaları için uygundur. 
Aktif pil dengeleme Aktif şarj dengeleme, LiFePo4 pillerle ilişkili zorluklara bir çözümdür. Aktif hücre dengeleme tekniği, şarjı daha yüksek enerjili LiFePo4 pilinden boşaltır ve daha düşük enerjili LiFePo4 piline aktarır. Pasif hücre dengeleme teknolojisiyle karşılaştırıldığında, bu teknik LiFePo4 pil modülünde enerji tasarrufu sağlayarak sistemin verimliliğini artırır ve LiFePo4 pil paketi hücreleri arasında dengelemek için daha az zaman gerektirir, bu da daha yüksek şarj akımlarına olanak tanır. LiFePo4 pil paketi hareketsizken bile, mükemmel şekilde eşleşen LiFePo4 piller bile farklı oranlarda şarj kaybeder çünkü kendi kendine boşalma oranı sıcaklık gradyanına bağlı olarak değişir: pil sıcaklığındaki 10°C'lik bir artış, kendi kendine boşalma oranını iki katına çıkarır. Ancak aktif şarj dengeleme, hücreler hareketsiz olsalar bile onları dengeye geri getirebilir. Ancak, bu teknik karmaşık devrelere sahiptir ve bu da genel sistem maliyetini artırır. Bu nedenle, aktif hücre dengeleme yüksek güç uygulamaları için uygundur. Kapasitörler, endüktörler/transformatörler ve elektronik dönüştürücüler gibi enerji depolama bileşenlerine göre sınıflandırılmış çeşitli aktif dengeleme devre topolojileri bulunmaktadır. Genel olarak, aktif pil yönetim sistemi, LiFePo4 pilleri arasındaki dağılımı ve düzensiz yaşlanmayı telafi etmek için hücrelerin aşırı boyutlandırılmasını gerektirmediği için LiFePo4 pil takımının genel maliyetini düşürür. Eski hücreler yeni hücrelerle değiştirildiğinde ve LiFePo4 pil takımı içinde önemli bir değişiklik olduğunda aktif pil yönetimi kritik hale gelir. Aktif pil yönetim sistemleri, LiFePo4 pil takımlarına büyük parametre değişikliklerine sahip hücrelerin takılmasını mümkün kıldığından, üretim verimleri artarken garanti ve bakım maliyetleri düşer. Bu nedenle, aktif pil yönetim sistemleri pil takımının performansına, güvenilirliğine ve güvenliğine fayda sağlarken maliyetleri düşürmeye yardımcı olur. Özetle Hücre voltajı kaymasının etkilerini en aza indirmek için dengesizlikler uygun şekilde dengelenmelidir. Herhangi bir dengeleme çözümünün amacı, LiFePo4 pil takımının amaçlanan performans seviyesinde çalışmasını sağlamak ve mevcut kapasitesini genişletmektir. Pil dengelemesi yalnızca performansı iyileştirmek için değil, aynı zamandapillerin yaşam döngüsü, LiFePo4 pil takımına bir güvenlik faktörü de ekler. Pil güvenliğini iyileştirmek ve pil ömrünü uzatmak için ortaya çıkan teknolojilerden biri. Yeni pil dengeleme teknolojisi, her bir LiFePo4 hücresi için gereken dengeleme miktarını izlediğinden, LiFePo4 pil takımının ömrünü uzatır ve genel pil güvenliğini artırır.
Gönderi zamanı: May-08-2024