Ինչպե՞ս է բջջային հավասարակշռումը երկարացնում LifePo4 մարտկոցի փաթեթի կյանքը:

Երբ սարքերին անհրաժեշտ է երկարատև, բարձր արդյունավետությունLifePo4 մարտկոցի փաթեթ, նրանք պետք է հավասարակշռեն յուրաքանչյուր բջիջ: Ինչու՞ LifePo4 մարտկոցի փաթեթին անհրաժեշտ է մարտկոցի հավասարակշռում: LifePo4 մարտկոցները ենթակա են բազմաթիվ բնութագրերի, ինչպիսիք են գերլարումը, թերլարումը, գերլիցքավորման և լիցքաթափման հոսանքը, ջերմային արտահոսքը և մարտկոցի լարման անհավասարակշռությունը: Ամենակարևոր գործոններից մեկը բջջային անհավասարակշռությունն է, որը ժամանակի ընթացքում փոխում է տուփի յուրաքանչյուր բջիջի լարումը, դրանով իսկ արագորեն նվազեցնելով մարտկոցի հզորությունը: Երբ LifePo4 մարտկոցի փաթեթը նախագծված է մի քանի բջիջների շարքում օգտագործելու համար, կարևոր է նախագծել էլեկտրական բնութագրերը, որպեսզի հետևողականորեն հավասարակշռեն բջջային լարումները: Սա ոչ միայն մարտկոցի փաթեթի աշխատանքի համար է, այլև կյանքի ցիկլը օպտիմալացնելու համար: Դոկտրինայի անհրաժեշտությունն այն է, որ մարտկոցի հավասարակշռումը տեղի է ունենում մարտկոցի կառուցումից առաջ և հետո, և այն պետք է կատարվի մարտկոցի կյանքի ցիկլի ընթացքում՝ մարտկոցի օպտիմալ աշխատանքը պահպանելու համար: Մարտկոցի հավասարակշռման օգտագործումը թույլ է տալիս մեզ նախագծել ավելի մեծ հզորությամբ մարտկոցներ, քանի որ հավասարակշռումը թույլ է տալիս մարտկոցին հասնել լիցքավորման ավելի բարձր վիճակի (SOC): Դուք կարող եք պատկերացնել, թե ինչպես կարելի է միացնել LifePo4 Cell-ի բազմաթիվ բլոկներ, ասես սահնակ քաշեք բազմաթիվ սահնակ շների հետ: Սահնակը կարող է քաշվել միայն առավելագույն արդյունավետությամբ, եթե բոլոր սահնակ շները վազում են նույն արագությամբ: Չորս սահնակ շների դեպքում, եթե մեկ սահնակ շունը դանդաղ է վազում, ապա մյուս երեք սահնակ շները նույնպես պետք է նվազեցնեն իրենց արագությունը՝ այդպիսով նվազեցնելով արդյունավետությունը, իսկ եթե մեկ սահնակ շունն ավելի արագ է վազում, վերջում քաշում է մյուս երեք սահնակ շների բեռը և ինքն իրեն վնասելով. Հետևաբար, երբ մի քանի LifePo4 բջիջները միացված են հաջորդաբար, բոլոր բջիջների լարման արժեքները պետք է հավասար լինեն՝ ավելի արդյունավետ LifePo4 մարտկոցի փաթեթ ստանալու համար: Անվանական LifePo4 մարտկոցը գնահատվում է ընդամենը մոտ 3,2 Վ, բայց դյույմտնային էներգիայի պահպանման համակարգեր, շարժական սնուցման սարքեր, արդյունաբերական, հեռահաղորդակցական, էլեկտրական մեքենաների և միկրոցանցերի հավելվածներ, մեզ անհրաժեշտ է անվանական լարման շատ ավելի բարձր: Վերջին տարիներին վերալիցքավորվող LifePo4 մարտկոցները վճռորոշ դեր են խաղացել էներգիայի մարտկոցների և էներգիայի պահպանման համակարգերում՝ շնորհիվ իրենց թեթև քաշի, էներգիայի բարձր խտության, երկար կյանքի, բարձր հզորության, արագ լիցքավորման, ինքնալիցքավորման ցածր մակարդակի և շրջակա միջավայրի բարեկեցության: Բջջի հավասարակշռումը ապահովում է, որ յուրաքանչյուր LifePo4 բջիջի լարումը և հզորությունը նույն մակարդակի վրա են, հակառակ դեպքում LiFePo4 մարտկոցի փաթեթի տիրույթը և կյանքի տևողությունը զգալիորեն կնվազեն, և մարտկոցի աշխատանքը կնվազի: Հետևաբար, LifePo4 բջջային մնացորդը մարտկոցի որակը որոշելու ամենակարևոր գործոններից մեկն է: Գործողության ընթացքում լարման փոքր բացը կառաջանա, բայց մենք կարող ենք այն պահել ընդունելի միջակայքում՝ բջջային հավասարակշռման միջոցով: Հավասարակշռման ընթացքում ավելի մեծ հզորությամբ բջիջները ենթարկվում են լիցքավորման/լիցքավորման ամբողջական ցիկլին: Առանց բջիջների հավասարակշռման, ամենադանդաղ հզորությամբ բջիջը թույլ կետ է: Բջիջների հավասարակշռումը BMS-ի հիմնական գործառույթներից մեկն է, ինչպես նաև ջերմաստիճանի մոնիտորինգ, լիցքավորում և այլ գործառույթներ, որոնք օգնում են առավելագույնի հասցնել փաթեթի կյանքը: Մարտկոցի հավասարակշռման այլ պատճառներ. LifePo4 մարտկոցի pcak էներգիայի ոչ լրիվ օգտագործումը Ավելի շատ հոսանք կլանելը, քան նախատեսված է մարտկոցի համար, կամ մարտկոցի կարճացումը, ամենայն հավանականությամբ, կհանգեցնի մարտկոցի վաղաժամ խափանմանը: Երբ LifePo4 մարտկոցի փաթեթը լիցքաթափվում է, ավելի թույլ բջիջներն ավելի արագ են լիցքաթափվում, քան առողջ բջիջները, և դրանք ավելի արագ կհասնեն նվազագույն լարման, քան մյուս բջիջները: Երբ բջիջը հասնում է նվազագույն լարման, մարտկոցի ամբողջ փաթեթը նույնպես անջատվում է բեռից: Սա հանգեցնում է մարտկոցի էներգիայի չօգտագործված հզորության: Բջիջների քայքայումը Երբ LifePo4 բջիջը նույնիսկ մի փոքր ավելի է լիցքավորվում իր առաջարկած արժեքից, արդյունավետությունը, ինչպես նաև բջջի կյանքի գործընթացը նվազում է: Որպես օրինակ, լիցքավորման լարման աննշան աճը 3,2 Վ-ից մինչև 3,25 Վ, մարտկոցն ավելի արագ կփչանա 30%-ով: Այսպիսով, եթե բջջային հավասարակշռումը ճշգրիտ չէ, նույնպես աննշան գերլիցքավորումը կնվազեցնի մարտկոցի ժամկետը: Բջջային փաթեթի թերի լիցքավորում LifePo4 մարտկոցները գանձվում են 0,5 և 1,0 տեմպերի միջև շարունակական հոսանքով: LifePo4 մարտկոցի լարումը բարձրանում է, քանի որ լիցքավորումն ավարտվում է, երբ ամբողջությամբ վճարվում է, և հետևաբար ընկնում է: Մտածեք երեք բջիջների մասին՝ համապատասխանաբար 85 Ah, 86 Ah և 87 Ah և 100 տոկոս SoC-ով, և դրանից հետո բոլոր բջիջները թողարկվում են, և նրանց SoC-ը նվազում է: Դուք կարող եք արագ պարզել, որ 1-ին բջիջը վերջանում է առաջինը, ում էներգիան սպառվում է, հաշվի առնելով, որ այն ունի ամենացածր հնարավորությունը: Երբ սնուցումը միացվում է բջիջների փաթեթներին, ինչպես նաև նույն գոյություն ունեցողը հոսում է բջիջների միջով, 1-ին բջիջը կրկին կախված է լիցքավորման ընթացքում և կարող է հաշվի առնվել ամբողջությամբ լիցքավորված, քանի որ տարբեր երկու այլ բջիջներ ամբողջությամբ լիցքավորված են: Սա նշանակում է, որ բջիջները 1-ն ունեն կրճատված կուլոմետրիկ արդյունավետություն (CE)՝ բջիջի ինքնատաքացման պատճառով, որը հանգեցնում է բջիջների անհավասարության: Ջերմային փախած Ամենասարսափելի կետը, որը կարող է տեղի ունենալ, ջերմային փախուստն է: Ինչպես հասկանում ենքլիթիումի բջիջներշատ զգայուն են գերլիցքավորման, ինչպես նաև լիցքաթափման նկատմամբ: 4 բջիջներից բաղկացած փաթեթում, եթե մի բջիջը 3,5 Վ է, իսկ մյուսը՝ 3,2 Վ, լիցքը, անշուշտ, բոլոր բջիջները միասին կգանձի, քանի որ դրանք սերիական են, ինչպես նաև 3,5 Վ բջիջը կգանձի առաջարկվածից ավելի մեծ լարման, քանի որ տարբեր Մյուս մարտկոցները դեռ լիցքավորման կարիք ունեն: Սա հանգեցնում է ջերմային փախուստի, երբ ներքին ջերմության գեներացման գինը գերազանցում է ջերմության արտանետման արագությունը: Սա հանգեցնում է նրան, որ LifePo4 մարտկոցի փաթեթը դառնում է ջերմային անվերահսկելի: Ո՞րն է մարտկոցների տուփերում բջջային անհավասարակշռության պատճառները: Այժմ մենք հասկանում ենք, թե ինչու է անհրաժեշտ մարտկոցի բոլոր բջիջները հավասարակշռված պահելը: Այնուամենայնիվ, խնդրին պատշաճ կերպով լուծելու համար մենք պետք է իմանանք, թե ինչու են բջիջները անհավասարակշիռ ձեռք բերում առաջին ձեռքից: Ինչպես ավելի վաղ ասվեց, երբ մարտկոցների փաթեթը ստեղծվում է բջիջները հաջորդաբար դնելով, համոզվում է, որ բոլոր բջիջները մնան նույն լարման մակարդակներում: Այսպիսով, թարմ մարտկոցի փաթեթը միշտ կունենա իրական հավասարակշռված բջիջներ: Այնուամենայնիվ, երբ փաթեթը գործարկվում է, բջիջները դուրս են գալիս հավասարակշռությունից՝ գործոնների համապատասխանության պատճառով: SOC անհամապատասխանություն Բջջի SOC-ի չափումը բարդ է. հետևաբար, շատ բարդ է մարտկոցի հատուկ բջիջների SOC-ը չափելը: Բջիջների ներդաշնակեցման օպտիմալ մեթոդը պետք է համապատասխանի նույն SOC-ի բջիջներին՝ ճիշտ նույն լարման (OCV) աստիճանների փոխարեն: Բայց քանի որ գրեթե հնարավոր չէ, որ բջիջները համապատասխանեն միայն լարման պայմաններով փաթեթ պատրաստելիս, SOC-ի տարբերակը կարող է ժամանակին հանգեցնել OCV-ի փոփոխության: Ներքին դիմադրության տարբերակ Չափազանց դժվար է գտնել նույն ներքին դիմադրության (IR) բջիջները, և քանի որ մարտկոցը ծերանում է, բջջի IR-ը լրացուցիչ փոփոխվում է, ինչպես նաև, հետևաբար, մարտկոցի փաթեթում ոչ բոլոր բջիջները կունենան նույն IR-ն: Ինչպես հասկանում ենք, IR-ն ավելացնում է բջիջի ներքին անզգայունությունը, որը որոշում է ընթացիկ հոսքը բջիջի միջով: Քանի որ IR-ը փոփոխվում է, հոսանքը բջիջի միջոցով, ինչպես նաև դրա լարումը նույնպես տարբերվում է: Ջերմաստիճանի մակարդակը Բջջի հաշվարկման և ազատման կարողությունը կախված է նաև դրա շուրջ եղած ջերմաստիճանից: Մարտկոցների զգալի փաթեթում, ինչպես օրինակ EV-ներում կամ արևային զանգվածներում, բջիջները բաշխված են թափոնների տարածքում, և կարող է լինել ջերմաստիճանի տարբերություն հենց փաթեթի միջև, ինչը մեկ բջիջը լիցքավորելու կամ լիցքաթափվելու է ավելի արագ, քան մնացած բջիջները՝ առաջացնելով անհավասարություն: Վերոնշյալ գործոններից պարզ է դառնում, որ մենք չենք կարող կանխել բջիջների անհավասարակշռությունը պրոցեդուրաների ընթացքում: Այսպիսով, միակ միջոցը արտաքին համակարգի օգտագործումն է, որը պահանջում է, որ բջիջները ևս մեկ անգամ հավասարակշռվեն անհավասարակշռություն ստանալուց հետո: Այս համակարգը կոչվում է Battery Balancing System: Ինչպե՞ս հասնել LiFePo4 մարտկոցի փաթեթի հավասարակշռությանը: Մարտկոցի կառավարման համակարգ (BMS) Ընդհանրապես LiFePo4 մարտկոցի փաթեթը չի կարող ինքնուրույն հասնել մարտկոցի հավասարակշռության, այն կարելի է հասնել դրանովմարտկոցի կառավարման համակարգ(BMS): Մարտկոցի արտադրողը կմիավորի մարտկոցի հավասարակշռման գործառույթը և պաշտպանական այլ գործառույթներ, ինչպիսիք են լարման պաշտպանությունը, SOC ցուցիչը, ջերմաստիճանի ազդանշան/պաշտպանությունը և այլն այս BMS տախտակի վրա: Li-ion մարտկոցի լիցքավորիչ՝ հավասարակշռող գործառույթով Նաև հայտնի է որպես «բալանսի մարտկոցի լիցքավորիչ», լիցքավորիչը ինտեգրում է հավասարակշռության ֆունկցիա՝ տարբեր լարերի քանակով տարբեր մարտկոցներ աջակցելու համար (օրինակ՝ 1~6S): Նույնիսկ եթե ձեր մարտկոցը չունի BMS տախտակ, դուք կարող եք լիցքավորել ձեր Li-ion մարտկոցը այս մարտկոցի լիցքավորիչով, որպեսզի հասնեք հավասարակշռության: Հավասարակշռող խորհուրդ Երբ դուք օգտագործում եք մարտկոցի հավասարակշռված լիցքավորիչ, դուք պետք է նաև միացնեք լիցքավորիչը և ձեր մարտկոցը հավասարակշռող տախտակին՝ ընտրելով հատուկ վարդակից հավասարակշռող տախտակից: Պաշտպանության շրջանի մոդուլ (PCM) PCM տախտակը էլեկտրոնային տախտակ է, որը միացված է LiFePo4 մարտկոցի փաթեթին և նրա հիմնական գործառույթն է պաշտպանել մարտկոցը և օգտագործողին անսարքությունից: Անվտանգ օգտագործումը ապահովելու համար LiFePo4 մարտկոցը պետք է աշխատի շատ խիստ լարման պարամետրերով: Կախված մարտկոցի արտադրողից և քիմիայից, այս լարման պարամետրը տատանվում է 3,2 Վ-ի միջև լիցքաթափված մարտկոցների համար և 3,65 Վ-ի միջև վերալիցքավորվող մարտկոցների համար: PCM տախտակը վերահսկում է այս լարման պարամետրերը և անջատում է մարտկոցը բեռից կամ լիցքավորիչից, եթե դրանք գերազանցում են: Մեկ LiFePo4 մարտկոցի կամ զուգահեռ միացված մի քանի LiFePo4 մարտկոցների դեպքում դա հեշտությամբ կատարվում է, քանի որ PCM տախտակը վերահսկում է առանձին լարումները: Այնուամենայնիվ, երբ մի քանի մարտկոցներ միացված են հաջորդաբար, PCM սալիկը պետք է վերահսկի յուրաքանչյուր մարտկոցի լարումը: Մարտկոցի հավասարակշռման տեսակները LiFePo4 մարտկոցների փաթեթի համար մշակվել են մարտկոցի հավասարակշռման տարբեր ալգորիթմներ: Այն բաժանված է մարտկոցի պասիվ և ակտիվ հավասարակշռման մեթոդների, որոնք հիմնված են մարտկոցի լարման և SOC-ի վրա: Պասիվ մարտկոցի հավասարակշռում Մարտկոցի պասիվ հավասարակշռման տեխնիկան առանձնացնում է ավելցուկային լիցքը լիովին սնուցված LiFePo4 մարտկոցից դիմադրողական տարրերի միջոցով և բոլոր բջիջներին տալիս է նույն լիցքը LiFePo4 մարտկոցի նվազագույն լիցքավորմանը: Այս տեխնիկան ավելի հուսալի է և օգտագործում է ավելի քիչ բաղադրիչներ՝ այդպիսով նվազեցնելով համակարգի ընդհանուր արժեքը: Այնուամենայնիվ, տեխնոլոգիան նվազեցնում է համակարգի արդյունավետությունը, քանի որ էներգիան ցրվում է ջերմության տեսքով, որն առաջացնում է էներգիայի կորուստ: Հետևաբար, այս տեխնոլոգիան հարմար է ցածր էներգիայի օգտագործման համար: Ակտիվ մարտկոցի հավասարակշռում Ակտիվ լիցքավորման հավասարակշռումը լուծում է LiFePo4 մարտկոցների հետ կապված մարտահրավերներին: Ակտիվ բջիջների հավասարակշռման տեխնիկան լիցքաթափում է ավելի բարձր էներգիայի LiFePo4 մարտկոցից և այն փոխանցում է ցածր էներգիայի LiFePo4 մարտկոցին: Պասիվ բջիջների հավասարակշռման տեխնոլոգիայի համեմատ՝ այս տեխնիկան էներգիա է խնայում LiFePo4 մարտկոցի մոդուլում, այդպիսով բարձրացնելով համակարգի արդյունավետությունը և պահանջում է ավելի քիչ ժամանակ LiFePo4 մարտկոցի բջիջների միջև հավասարակշռելու համար՝ թույլ տալով ավելի բարձր լիցքավորման հոսանքներ: Նույնիսկ երբ LiFePo4 մարտկոցի փաթեթը հանգստի վիճակում է, նույնիսկ լիովին համապատասխան LiFePo4 մարտկոցները կորցնում են լիցքավորումը տարբեր արագությամբ, քանի որ ինքնալիցքաթափման արագությունը տատանվում է կախված ջերմաստիճանի գրադիենտից. մարտկոցի ջերմաստիճանի 10°C բարձրացումն արդեն կրկնապատկում է ինքնալիցքավորման արագությունը: . Այնուամենայնիվ, ակտիվ լիցքի հավասարակշռումը կարող է վերականգնել բջիջների հավասարակշռությունը, նույնիսկ եթե նրանք գտնվում են հանգստի վիճակում: Այնուամենայնիվ, այս տեխնիկան ունի բարդ սխեմաներ, ինչը մեծացնում է համակարգի ընդհանուր արժեքը: Հետևաբար, ակտիվ բջիջների հավասարակշռումը հարմար է բարձր էներգիայի օգտագործման համար: Կան տարբեր ակտիվ հավասարակշռող սխեմաների տոպոլոգիաներ, որոնք դասակարգվում են ըստ էներգիայի պահպանման բաղադրիչների, ինչպիսիք են կոնդենսատորները, ինդուկտորները/տրանսֆորմատորները և էլեկտրոնային փոխարկիչները: Ընդհանուր առմամբ, մարտկոցի ակտիվ կառավարման համակարգը նվազեցնում է LiFePo4 մարտկոցների փաթեթի ընդհանուր արժեքը, քանի որ այն չի պահանջում բջիջների չափսերի մեծացում՝ փոխհատուցելու LiFePo4 մարտկոցների միջև ցրվածությունը և անհավասար ծերացումը: Մարտկոցի ակտիվ կառավարումը դառնում է կարևոր, երբ հին բջիջները փոխարինվում են նոր մարտկոցներով, և LiFePo4 մարտկոցների փաթեթում զգալի տատանումներ կան: Քանի որ մարտկոցների կառավարման ակտիվ համակարգերը հնարավորություն են տալիս LiFePo4 մարտկոցների փաթեթներում տեղադրել պարամետրերի մեծ տատանումներ ունեցող բջիջներ, արտադրության եկամտաբերությունը մեծանում է, մինչդեռ երաշխիքային և սպասարկման ծախսերը նվազում են: Հետևաբար, մարտկոցի կառավարման ակտիվ համակարգերն օգուտ են բերում մարտկոցի փաթեթի աշխատանքին, հուսալիությանը և անվտանգությանը՝ միաժամանակ օգնելով նվազեցնել ծախսերը: Ամփոփել Բջջային լարման շեղման հետևանքները նվազագույնի հասցնելու համար անհավասարակշռությունները պետք է պատշաճ կերպով չափավորվեն: Ցանկացած հավասարակշռող լուծման նպատակն է թույլ տալ LiFePo4 մարտկոցի փաթեթին աշխատել իր նախատեսված կատարողականի մակարդակով և ընդլայնել իր հասանելի հզորությունը: Մարտկոցի հավասարակշռումը կարևոր է ոչ միայն արդյունավետությունը բարելավելու ևմարտկոցների կյանքի ցիկլը, այն նաև անվտանգության գործոն է ավելացնում LiFePo4 մարտկոցի փաթեթին: Մարտկոցի անվտանգությունը բարելավելու և մարտկոցի կյանքը երկարացնելու զարգացող տեխնոլոգիաներից մեկը: Քանի որ մարտկոցի հավասարակշռման նոր տեխնոլոգիան հետևում է LiFePo4 առանձին բջիջների համար պահանջվող հավասարակշռման քանակին, այն երկարացնում է LiFePo4 մարտկոցի փաթեթի կյանքը և բարձրացնում մարտկոցի ընդհանուր անվտանգությունը: