Kun laitteet tarvitsevat pitkäkestoisen, korkean suorituskyvynLifePo4 akkupaketti, niiden on tasapainotettava jokainen solu. 
Miksi LifePo4-akkupakkaus tarvitsee akun tasapainotuksen? LifePo4-akut ovat alttiita monille ominaisuuksille, kuten ylijännite, alijännite, ylilataus- ja purkausvirta, lämpökarkailu ja akun jännitteen epätasapaino. Yksi tärkeimmistä tekijöistä on kennojen epätasapaino, joka muuttaa pakkauksen jokaisen kennon jännitettä ajan myötä ja vähentää näin nopeasti akun kapasiteettia. Kun LifePo4-akkupaketti on suunniteltu käyttämään useita kennoja sarjassa, on tärkeää suunnitella sähköiset ominaisuudet tasaamaan kennojen jännitteet tasaisesti. Tämä ei tarkoita vain akun suorituskykyä, vaan myös elinkaaren optimointia. Opin tarve on se, että akun tasapainottaminen tapahtuu ennen akun rakentamista ja sen jälkeen, ja se on tehtävä koko akun elinkaaren ajan, jotta akun suorituskyky säilyy optimaalisesti! Akun tasapainotuksen avulla voimme suunnitella suuremman kapasiteetin akkuja sovelluksiin, koska tasapainotuksen avulla akku saavuttaa korkeamman varaustilan (SOC). Voit kuvitella kytkeväsi useita LifePo4 Cell -yksiköitä sarjaan ikään kuin vetäisit rekiä useiden rekikoirien kanssa. Rekiä voidaan vetää mahdollisimman tehokkaasti vain, jos kaikki rekikoirat juoksevat samalla nopeudella. Neljällä rekikoiralla, jos yksi rekikoira juoksee hitaasti, niin myös muiden kolmen rekikoiran on vähennettävä nopeuttaan, mikä heikentää tehokkuutta, ja jos yksi rekikoira juoksee nopeammin, se vetää kolmen muun rekikoiran kuormaa ja satuttaa itseään. Siksi, kun useita LifePo4-kennoja on kytketty sarjaan, kaikkien kennojen jännitearvojen tulee olla samat, jotta saataisiin tehokkaampi LifePo4-akku. 
Nimellinen LifePo4-akku on vain noin 3,2 V, mutta inkodin energian varastointijärjestelmät, kannettavat virtalähteet, teollisuus-, televiestintä-, sähköajoneuvo- ja mikrogrid-sovellukset, tarvitsemme paljon nimellisjännitettä korkeamman. Viime vuosina ladattavilla LifePo4-akuilla on ollut ratkaiseva rooli tehoakuissa ja energian varastointijärjestelmissä niiden keveyden, korkean energiatiheyden, pitkän käyttöiän, suuren kapasiteetin, nopean latauksen, alhaisten itsepurkautumistasojen ja ympäristöystävällisyyden vuoksi. Kennojen tasapainotus varmistaa, että jokaisen LifePo4-kennon jännite ja kapasiteetti ovat samalla tasolla, muuten LiFePo4-akun toiminta-alue ja käyttöikä lyhenee huomattavasti ja akun suorituskyky heikkenee! Siksi LifePo4-kennotasapaino on yksi tärkeimmistä tekijöistä akun laadun määrittämisessä. Käytön aikana syntyy pieni jänniteero, mutta voimme pitää sen hyväksyttävällä alueella kennotasapainotuksen avulla. Tasapainotuksen aikana suuremman kapasiteetin kennot käyvät läpi täyden lataus-/purkaussyklin. Ilman solutasapainotusta hitaimman kapasiteetin omaava solu on heikko kohta. Kennojen tasapainotus on yksi BMS:n ydintoiminnoista, samoin kuin lämpötilan valvonta, lataus ja muut toiminnot, jotka auttavat maksimoimaan pakkauksen käyttöiän. Muita syitä akun tasapainottamiseen: LifePo4 akun pcak epätäydellinen energiankäyttö Virran imeminen enemmän kuin akku on suunniteltu tai akun oikosulku aiheuttaa todennäköisimmin ennenaikaisen akun vian. Kun LifePo4-akku purkautuu, heikommat kennot purkautuvat nopeammin kuin terveet kennot, ja ne saavuttavat minimijännitteen nopeammin kuin muut kennot. Kun kenno saavuttaa minimijännitteen, myös koko akkuyksikkö irrotetaan kuormasta. Tämä johtaa käyttämättömään akun energiakapasiteettiin. Solujen hajoaminen Kun LifePo4-kenno ylilataa jopa hieman yli sen ehdotetun arvoisen tehokkuuden ja myös kennon käyttöiän prosessi heikkenee. Esimerkiksi pieni latausjännitteen lisäys 3,2 V:sta 3,25 V:iin hajottaa akun 30 % nopeammin. Joten jos kennotasapainotus ei ole tarkka, myös pieni ylilataus lyhentää akun käyttöikää. Cell Packin epätäydellinen lataus LifePo4-akut laskutetaan jatkuvalla virralla 0,5 - 1,0 välillä. LifePo4-akun jännite nousee latauksen edetessä, jolloin se on täysin laskutettu, minkä jälkeen se laskee. Ajattele kolmea kennoa, joissa on vastaavasti 85 Ah, 86 Ah ja 87 Ah ja 100 prosenttia SoC, ja kaikki solut vapautetaan sen jälkeen ja myös niiden SoC laskee. Saat nopeasti selville, että solu 1 loppuu ensimmäisenä, koska sen kapasiteetti on alhaisin. Kun kennopakkauksiin kytketään virta ja sama virtaa kennojen kautta, solu 1 roikkuu jälleen koko latauksen ajan ja se voidaan ottaa huomioon täyteen ladattuna, koska muut kaksi kennoa ovat täysin ladattuja. Tämä tarkoittaa, että soluilla 1 on alentunut kulometrinen tehokkuus (CE) johtuen kennon itsekuumenemisesta, mikä johtaa solujen epätasa-arvoon. Thermal Runaway Kauhein kohta, mitä voi tapahtua, on lämpökarkailu. Kuten ymmärrämmelitiumsolutovat erittäin herkkiä ylilataukselle ja ylipurkaukselle. 4 kennon pakkauksessa, jos yksi kenno on 3,5 V, kun taas useat muut ovat 3,2 V, lataus varmasti laskuttaa kaikki kennot yhdessä, koska ne ovat sarjassa, ja myös se laskuttaa 3,5 V kennon suositeltua suuremmalla jännitteellä, koska erilaiset muut akut tarvitsevat edelleen latausta. Tämä johtaa lämmön karkaamiseen, kun sisäisen lämmöntuotannon hinta ylittää nopeuden, jolla lämmin voi vapautua. Tämä aiheuttaa LifePo4-akun termisesti hallitsemattoman. Mikä laukaisee solujen epätasapainon akuissa? Nyt ymmärrämme, miksi akun kaikkien kennojen pitäminen tasapainossa on välttämätöntä. Kuitenkin, jotta voimme käsitellä ongelmaa asianmukaisesti, meidän pitäisi tietää, miksi solut saavat epätasapainon ensikäden. Kuten aiemmin kerrottiin, kun akkupaketti luodaan asettamalla kennot sarjaan, varmistetaan, että kaikki kennot pysyvät samoilla jännitetasoilla. Joten tuoreessa akussa on aina todella tasapainoiset kennot. Kuitenkin, kun pakkaus otetaan käyttöön, solut poikkeavat tasapainosta noudattavien tekijöiden vuoksi. SOC-ero Solun SOC:n mittaaminen on monimutkaista; siksi on erittäin monimutkaista mitata akun tiettyjen kennojen SOC-arvoa. Optimaalisen solujen harmonisointimenetelmän tulisi vastata saman SOC:n soluja täsmälleen samojen jännite (OCV) asteiden sijaan. Mutta koska on lähes mahdotonta, että soluja sovitetaan vain jänniteehdoin pakkaa valmistettaessa, SOC:n muunnelma voi johtaa OCV:n muutokseen aikanaan. Sisäinen vastustusvariantti Saman sisäisen resistanssin (IR) kennoja on äärimmäisen vaikea löytää ja akun ikääntyessä kennon IR lisäksi muuttuu, ja siksi akussa ei kaikilla kennoilla ole samaa infrapunaa. Kuten ymmärrämme, IR lisää solun sisäistä herkkyyttä, joka määrittää solun läpi kulkevan virran. Koska infrapunaa vaihdellaan, kennon läpi kulkeva virta ja myös sen jännite muuttuvat myös erilaiseksi. Lämpötilan taso Solun laskutus- ja vapautuskyky riippuu myös sitä ympäröivästä lämpötilasta. Merkittävässä akussa, kuten sähköautoissa tai aurinkopaneeleissa, kennot ovat jakautuneet jätealueelle ja itse paketin välillä voi olla lämpötilaero, jolloin yksi kenno latautuu tai purkautuu nopeammin kuin muut kennot, mikä aiheuttaa epätasa-arvon. Edellä mainituista tekijöistä on selvää, että emme voi estää solujen epätasapainoa koko toimenpiteen ajan. Joten ainoa keino on käyttää ulkopuolista järjestelmää, joka edellyttää solujen tasapainottamista uudelleen sen jälkeen, kun ne ovat epätasapainossa. Tätä järjestelmää kutsutaan akun tasapainotusjärjestelmäksi. 
Kuinka saavuttaa LiFePo4-akun tasapaino? Akunhallintajärjestelmä (BMS) Yleensä LiFePo4-akkuyksikkö ei pysty tasapainottamaan akkua itsestään, se voidaan saavuttaaakun hallintajärjestelmä(BMS). Akun valmistaja integroi akun tasapainotustoiminnon ja muut suojatoiminnot, kuten lataussuojan, SOC-ilmaisimen, ylilämpötilahälytyksen/suojauksen jne. tähän BMS-korttiin. Li-ion akkulaturi tasapainotustoiminnolla Laturi, joka tunnetaan myös nimellä "tasapainoakkulaturi", integroi tasapainotoiminnon tukemaan erilaisia akkuja, joilla on eri merkkijonomäärä (esim. 1-6S). Vaikka akussasi ei olisi BMS-korttia, voit ladata Li-ion-akkusi tällä akkulaturilla tasapainon saavuttamiseksi. Tasapainotuslauta Kun käytät tasapainotettua akkulaturia, sinun on myös liitettävä laturi ja akku tasapainokorttiin valitsemalla tasapainotuskortista tietty pistoke. Suojauspiirimoduuli (PCM) PCM-kortti on elektroninen kortti, joka liitetään LiFePo4-akkupakkaukseen ja jonka päätehtävänä on suojata akkua ja käyttäjää toimintahäiriöiltä. Turvallisen käytön varmistamiseksi LiFePo4-akun on toimittava erittäin tiukoilla jänniteparametreilla. Akun valmistajasta ja kemiasta riippuen tämä jänniteparametri vaihtelee välillä 3,2 V kennoa kohti tyhjentyneillä akuilla ja 3,65 V kennoa kohti ladattavilla akuilla. PCM-kortti valvoo näitä jänniteparametreja ja irrottaa akun kuormasta tai laturista, jos ne ylittyvät. Jos kyseessä on yksi LiFePo4-akku tai useita LiFePo4-akkuja, jotka on kytketty rinnan, tämä on helppoa, koska PCM-kortti valvoo yksittäisiä jännitteitä. Kuitenkin, kun useita akkuja on kytketty sarjaan, PCM-kortin on valvottava kunkin akun jännitettä. Akun tasapainotuksen tyypit LiFePo4-akulle on kehitetty erilaisia akun tasapainotusalgoritmeja. Se on jaettu passiivisiin ja aktiivisiin akun tasapainotusmenetelmiin, jotka perustuvat akkujännitteeseen ja SOC:iin. 
Passiivinen akun tasapainotus Passiivinen akun tasapainotustekniikka erottaa ylimääräisen latauksen täyteen jännitteestä LiFePo4-akusta resistiivisten elementtien avulla ja antaa kaikille kennoille samanlaisen latauksen kuin pienimmän LiFePo4-akun latauksen. Tämä tekniikka on luotettavampi ja käyttää vähemmän komponentteja, mikä pienentää järjestelmän kokonaiskustannuksia. Tekniikka kuitenkin heikentää järjestelmän tehokkuutta, kun energiaa haihtuu lämmön muodossa, joka tuottaa energiahävikkiä. Siksi tämä tekniikka soveltuu pienitehoisiin sovelluksiin. 
Aktiivinen akun tasapainotus Aktiivinen lataustasapainotus on ratkaisu LiFePo4-akkuihin liittyviin haasteisiin. Aktiivinen solujen tasapainotustekniikka purkaa korkeamman energian LiFePo4-akun latauksen ja siirtää sen alhaisemman energian LiFePo4-akkuun. Verrattuna passiiviseen kennotasapainotustekniikkaan tämä tekniikka säästää energiaa LiFePo4-akkumoduulissa, mikä lisää järjestelmän tehokkuutta ja vaatii vähemmän aikaa tasapainottamaan LiFePo4-akkuyksikön kennojen välillä, mikä mahdollistaa suuremmat latausvirrat. Jopa LiFePo4-akun ollessa levossa, jopa täydellisesti yhteensopivat LiFePo4-akut menettävät latausta eri nopeuksilla, koska itsepurkautumisnopeus vaihtelee lämpötilagradientin mukaan: akun lämpötilan nousu 10 °C jo kaksinkertaistaa itsepurkautumisnopeuden. . Aktiivinen varaustasapainotus voi kuitenkin palauttaa solut tasapainoon, vaikka ne olisivat levossa. Tällä tekniikalla on kuitenkin monimutkainen piiri, mikä lisää järjestelmän kokonaiskustannuksia. Siksi aktiivinen kennotasapainotus sopii suuritehoisiin sovelluksiin. On olemassa erilaisia aktiivisten balansointipiirien topologioita, jotka on luokiteltu energian varastointikomponenttien mukaan, kuten kondensaattorit, induktorit/muuntajat ja elektroniset muuntimet. Kaiken kaikkiaan aktiivinen akunhallintajärjestelmä vähentää LiFePo4-akun kokonaiskustannuksia, koska se ei vaadi kennojen ylimitoitusta kompensoidakseen LiFePo4-akkujen hajaantumista ja epätasaista vanhenemista. Aktiivisesta akun hallinnasta tulee kriittistä, kun vanhat kennot korvataan uusilla ja LiFePo4-akuissa on huomattavaa vaihtelua. Koska aktiiviset akunhallintajärjestelmät mahdollistavat suurten parametrivaihteluiden kennojen asentamisen LiFePo4-akkuihin, tuotantosaanto kasvaa ja takuu- ja ylläpitokustannukset pienenevät. Siksi aktiiviset akunhallintajärjestelmät parantavat akun suorituskykyä, luotettavuutta ja turvallisuutta ja auttavat vähentämään kustannuksia. Tee yhteenveto Kennojen jännitepoikkeaman vaikutusten minimoimiseksi epätasapainoa on hallittava asianmukaisesti. Kaikkien tasapainotusratkaisujen tavoitteena on antaa LiFePo4-akkuyksikön toimia suunnitellulla suoritustasolla ja laajentaa sen käytettävissä olevaa kapasiteettia. Akun tasapainottaminen ei ole tärkeää vain suorituskyvyn parantamiseksi jaakkujen elinkaari, se lisää myös turvallisuustekijän LiFePo4-akkupakkaukseen. Yksi uusista teknologioista akun turvallisuuden parantamiseksi ja akun käyttöiän pidentämiseksi. Koska uusi akun tasapainotustekniikka seuraa yksittäisten LiFePo4-kennojen tarvittavan tasapainotuksen määrää, se pidentää LiFePo4-akun käyttöikää ja parantaa akun yleistä turvallisuutta.
Postitusaika: 08-08-2024