Kada uređaji trebaju dugotrajne, visoke performanseLifePo4 baterija, trebaju uravnotežiti svaku stanicu. 
Zašto LifePo4 baterija treba balansiranje baterije? Baterije LifePo4 podložne su mnogim karakteristikama kao što su prenapon, podnapon, struja prenapunjenja i pražnjenja, toplinski bijeg i neravnoteža napona baterije. Jedan od najvažnijih čimbenika je neravnoteža ćelija, koja mijenja napon svake ćelije u paketu tijekom vremena, čime se brzo smanjuje kapacitet baterije. Kada je paket baterija LifePo4 dizajniran za korištenje više ćelija u nizu, važno je dizajnirati električne karakteristike za dosljednu ravnotežu napona ćelija. Ovo nije samo radi performansi baterije, već i radi optimizacije životnog ciklusa. Potreba za doktrinom je da se balansiranje baterije događa prije i nakon što je baterija izgrađena i mora se raditi tijekom životnog ciklusa baterije kako bi se održale optimalne performanse baterije! Korištenje balansiranja baterije omogućuje nam da dizajniramo baterije s većim kapacitetom za aplikacije jer balansiranje omogućuje bateriji da postigne više stanje napunjenosti (SOC). Možete zamisliti spajanje mnogih jedinica LifePo4 Cell u seriju kao da vučete sanjke s mnogo pasa za vuču. Sanjke se mogu vući s maksimalnom učinkovitošću samo ako svi psi za zapregu trče istom brzinom. S četiri zaprežna psa, ako jedan zaprežni pas trči sporo, ostala tri zaprežna psa također moraju smanjiti brzinu, čime se smanjuje učinkovitost, a ako jedan zaprežni pas trči brže, na kraju će vući teret ostala tri zaprežna psa i ranjavajući samu sebe. Stoga, kada je više LifePo4 ćelija spojeno u seriju, vrijednosti napona svih ćelija trebaju biti jednake kako bi se dobio učinkovitiji LifePo4 baterijski paket. 
Nominalna baterija LifePo4 ocijenjena je na samo oko 3,2 V, ali unutarkućni sustavi za pohranu energije, prijenosnih izvora napajanja, industrijskih, telekomunikacijskih, električnih vozila i mikromrežnih aplikacija, trebamo puno veći napon od nazivnog. Posljednjih godina punjive LifePo4 baterije odigrale su ključnu ulogu u energetskim baterijama i sustavima za pohranu energije zbog svoje male težine, visoke gustoće energije, dugog vijeka trajanja, velikog kapaciteta, brzog punjenja, niske razine samopražnjenja i prihvatljivosti za okoliš. Balansiranje ćelija osigurava da su napon i kapacitet svake LifePo4 ćelije na istoj razini, inače će domet i životni vijek LiFePo4 baterije biti znatno smanjen, a performanse baterije degradirane! Stoga je ravnoteža LifePo4 ćelija jedan od najvažnijih čimbenika u određivanju kvalitete baterije. Tijekom rada pojavit će se mali naponski jaz, ali ga možemo održati unutar prihvatljivog raspona pomoću balansiranja ćelija. Tijekom balansiranja, ćelije većeg kapaciteta prolaze puni ciklus punjenja/pražnjenja. Bez balansiranja stanica, ćelija s najsporijim kapacitetom je slaba točka. Balansiranje ćelija jedna je od temeljnih funkcija BMS-a, zajedno s nadzorom temperature, punjenjem i drugim funkcijama koje pomažu maksimizirati životni vijek pakiranja. Ostali razlozi za balansiranje baterije: LifePo4 baterija nepotpuno troši energiju Apsorpcija veće struje od one za koju je baterija predviđena ili kratki spoj baterije najvjerojatnije će uzrokovati prijevremeni kvar baterije. Kada se baterija LifePo4 prazni, slabije ćelije će se prazniti brže od zdravih ćelija i postići će minimalni napon brže od ostalih ćelija. Kada ćelija dosegne minimalni napon, cijela baterija se također odspoji od opterećenja. To rezultira neiskorištenim kapacitetom baterije. Degradacija stanica Kada se LifePo4 ćelija prepuni čak i malo više od preporučene vrijednosti, učinkovitost i životni proces ćelije se smanjuju. Na primjer, manje povećanje napona punjenja s 3,2 V na 3,25 V će brže razgraditi bateriju za 30%. Dakle, ako balansiranje ćelija nije točno, također će manje prekomjerno punjenje smanjiti trajanje baterije. Nepotpuno punjenje paketa ćelija LifePo4 baterije se naplaćuju uz kontinuiranu struju između 0,5 i također 1,0 stope. Napon baterije LifePo4 raste kako punjenje napreduje da bi došlo do vrhunca kada se potpuno naplati nakon što posljedično pada. Razmislite o tri ćelije s 85 Ah, 86 Ah i 87 Ah redom i 100 posto SoC, a sve ćelije se nakon toga oslobađaju i njihov SoC se također smanjuje. Brzo možete saznati da ćelija 1 na kraju prva ostane bez energije s obzirom na to da ima najnižu sposobnost. Kada se napajanje stavi na pakete ćelija, kao i ono što postoji teče kroz ćelije, još jednom, ćelija 1 se zadržava tijekom punjenja i može se uzeti u obzir da je potpuno napunjena jer su druge dvije ćelije potpuno napunjene. To znači da ćelije 1 imaju smanjenu kulometrijsku učinkovitost (CE) zbog samozagrijavanja ćelije što rezultira nejednakošću ćelije. Toplinski bijeg Najstrašnija točka koja se može dogoditi je toplinski bijeg. Kao što razumijemolitijeve ćelijevrlo su osjetljivi na prekomjerno punjenje, kao i na prekomjerno pražnjenje. U paketu od 4 ćelije, ako je jedna ćelija od 3,5 V dok su druge 3,2 V, punjenje će sigurno naplatiti sve ćelije zajedno jer su u nizu, a također će naplatiti ćeliju od 3,5 V na napon veći od preporučenog jer različiti druge baterije i dalje treba puniti. To dovodi do toplinskog bijega kada cijena stvaranja unutarnje topline premašuje brzinu kojom se toplina može osloboditi. To uzrokuje toplinsku nekontroliranost baterije LifePo4. Što uzrokuje neuravnoteženost ćelija u baterijama? Sada razumijemo zašto je važno održavati ravnotežu svih ćelija u baterijskom paketu. Ipak, da bismo ispravno riješili problem, trebali bismo iz prve ruke znati zašto stanice postaju neuravnotežene. Kao što je ranije rečeno, kada se baterija stvara postavljanjem ćelija u seriju, osigurava se da sve ćelije ostanu na istim razinama napona. Tako će nova baterija uvijek imati stvarno uravnotežene ćelije. Ipak, kako se pakiranje stavlja u uporabu, stanice gube ravnotežu zbog čimbenika usklađenosti. SOC Nepodudarnost Mjerenje SOC stanice je komplicirano; stoga je vrlo komplicirano mjeriti SOC određenih ćelija u bateriji. Optimalna metoda usklađivanja ćelija trebala bi odgovarati ćelijama istog SOC umjesto potpuno istih stupnjeva napona (OCV). Ali budući da gotovo nije moguće uskladiti ćelije samo u smislu napona pri izradi paketa, varijanta u SOC-u može rezultirati modifikacijom u OCV-u u dogledno vrijeme. Varijanta unutarnjeg otpora Iznimno je teško pronaći ćelije istog unutarnjeg otpora (IR) i kako baterija stari, IR ćelije se dodatno mijenja, kao i stoga u baterijskom paketu neće sve ćelije imati isti IR. Kao što razumijemo, IR povećava unutarnju neosjetljivost ćelije koja određuje struju koja teče kroz ćeliju. Budući da se IR mijenja, struja kroz ćeliju i njezin napon također se razlikuju. Razina temperature Sposobnost naplate i otpuštanja ćelije također ovisi o temperaturi oko nje. U značajnom paketu baterija kao što je u električnim vozilima ili solarnim nizovima, ćelije su raspoređene po otpadnom području i može postojati temperaturna razlika među samim paketom što stvara jednu ćeliju koja se puni ili prazni brže od preostalih ćelija što uzrokuje nejednakost. Iz gore navedenih čimbenika jasno je da ne možemo spriječiti da stanice postanu neuravnotežene tijekom postupka. Dakle, jedini lijek je iskoristiti vanjski sustav koji zahtijeva da se stanice ponovo uravnoteže nakon što postanu neuravnotežene. Taj se sustav naziva sustavom balansiranja baterije. 
Kako postići ravnotežu LiFePo4 baterije? Sustav upravljanja baterijom (BMS) Općenito LiFePo4 baterija ne može sama postići balansiranje baterije, to se može postići pomoćusustav upravljanja baterijom(BMS). Proizvođač baterija će integrirati funkciju balansiranja baterije i druge zaštitne funkcije kao što su zaštita od prenapona punjenja, SOC indikator, alarm/zaštita od prekomjerne temperature, itd. na ovoj BMS ploči. Punjač Li-ion baterija s funkcijom balansiranja Također poznat kao "balansni punjač baterija", punjač integrira funkciju balansiranja za podršku različitim baterijama s različitim brojem žica (npr. 1~6S). Čak i ako vaša baterija nema BMS ploču, možete puniti svoju Li-ion bateriju ovim punjačem baterija kako biste postigli balansiranje. Ploča za balansiranje Kada koristite balansirani punjač baterija, također morate spojiti punjač i svoju bateriju na ploču za balansiranje odabirom određene utičnice na ploči za balansiranje. Modul zaštitnog kruga (PCM) PCM ploča je elektronička ploča koja je spojena na LiFePo4 bateriju i glavna joj je funkcija zaštititi bateriju i korisnika od kvara. Kako bi se osigurala sigurna uporaba, LiFePo4 baterija mora raditi pod vrlo strogim parametrima napona. Ovisno o proizvođaču baterije i kemiji, ovaj parametar napona varira između 3,2 V po ćeliji za ispražnjene baterije i 3,65 V po ćeliji za punjive baterije. PCM ploča nadzire ove parametre napona i odspaja bateriju od opterećenja ili punjača ako su prekoračeni. U slučaju jedne LiFePo4 baterije ili više LiFePo4 baterija spojenih paralelno, to se lako postiže jer PCM ploča prati pojedinačne napone. Međutim, kada je više baterija povezano u seriju, PCM ploča mora pratiti napon svake baterije. Vrste balansiranja baterije Za LiFePo4 bateriju razvijeni su različiti algoritmi za balansiranje baterije. Dijeli se na pasivne i aktivne metode balansiranja baterije na temelju napona baterije i SOC-a. 
Pasivno balansiranje baterije Tehnika pasivnog balansiranja baterije odvaja višak napunjenosti LiFePo4 baterije pod punim naponom kroz otporne elemente i daje svim ćelijama sličnu napunjenost kao i najniža LiFePo4 baterija. Ova tehnika je pouzdanija i koristi manje komponenti, čime se smanjuju ukupni troškovi sustava. Međutim, tehnologija smanjuje učinkovitost sustava jer se energija raspršuje u obliku topline koja stvara gubitak energije. Stoga je ova tehnologija prikladna za aplikacije male snage. 
Aktivno balansiranje baterije Aktivno balansiranje punjenja je rješenje za izazove povezane s LiFePo4 baterijama. Tehnika aktivnog balansiranja ćelija prazni bateriju LiFePo4 veće energije i prenosi je na bateriju LiFePo4 niže energije. U usporedbi s pasivnom tehnologijom balansiranja ćelija, ova tehnika štedi energiju u LiFePo4 baterijskom modulu, čime se povećava učinkovitost sustava i zahtijeva manje vremena za balansiranje između LiFePo4 baterijskih ćelija, što omogućuje veće struje punjenja. Čak i kada LiFePo4 baterija miruje, čak i savršeno usklađene LiFePo4 baterije gube napunjenost različitim brzinama jer stopa samopražnjenja varira ovisno o temperaturnom gradijentu: povećanje temperature baterije od 10°C već udvostručuje stopu samopražnjenja . Međutim, aktivno balansiranje naboja može vratiti stanice u ravnotežu, čak i ako miruju. Međutim, ova tehnika ima složen sklop, što povećava ukupnu cijenu sustava. Stoga je aktivno balansiranje ćelija prikladno za aplikacije velike snage. Postoje različite aktivne topologije krugova za uravnoteženje klasificirane prema komponentama za pohranu energije, kao što su kondenzatori, induktori/transformatori i elektronički pretvarači. Sveukupno, aktivni sustav upravljanja baterijom smanjuje ukupnu cijenu paketa LiFePo4 baterija jer ne zahtijeva preveliku veličinu ćelija kako bi se kompenzirala disperzija i neravnomjerno starenje među LiFePo4 baterijama. Aktivno upravljanje baterijom postaje kritično kada se stare ćelije zamijene novim ćelijama i kada postoje značajne varijacije unutar LiFePo4 baterije. Budući da sustavi aktivnog upravljanja baterijama omogućuju ugradnju ćelija s velikim varijacijama parametara u LiFePo4 baterijskim paketima, proizvodni prinosi se povećavaju, a jamstvo i troškovi održavanja smanjuju. Stoga, sustavi za aktivno upravljanje baterijom pogoduju performansama, pouzdanosti i sigurnosti baterije, dok istovremeno pomažu u smanjenju troškova. Rezimirati Kako bi se učinci pomaka napona ćelije sveli na najmanju moguću mjeru, neravnoteže se moraju pravilno ublažiti. Cilj svakog rješenja za balansiranje je omogućiti LiFePo4 baterijskom paketu da radi na predviđenoj razini performansi i proširiti njegov raspoloživi kapacitet. Balansiranje baterije nije važno samo za poboljšanje performansi negoživotni ciklus baterija, također dodaje faktor sigurnosti LiFePo4bateriji. Jedna od tehnologija u nastajanju za poboljšanje sigurnosti baterije i produljenje vijeka trajanja baterije. Budući da nova tehnologija balansiranja baterija prati količinu balansiranja potrebnu za pojedinačne LiFePo4 ćelije, ona produljuje vijek trajanja LiFePo4 baterijskog paketa i povećava ukupnu sigurnost baterije.
Vrijeme objave: 8. svibnja 2024