Saat perangkat membutuhkan kinerja tinggi dan tahan lamaPaket baterai LifePo4, mereka perlu menyeimbangkan setiap sel. 
Mengapa paket baterai LifePo4 memerlukan penyeimbangan baterai？ Baterai LifePo4 memiliki banyak karakteristik seperti tegangan lebih, tegangan kurang, arus pengisian dan pengosongan berlebih, pelarian termal, dan ketidakseimbangan tegangan baterai. Salah satu faktor terpentingnya adalah ketidakseimbangan sel, yang mengubah tegangan setiap sel dalam kemasan seiring waktu, sehingga mengurangi kapasitas baterai dengan cepat. Jika paket baterai LifePo4 dirancang untuk menggunakan beberapa sel secara seri, penting untuk merancang karakteristik kelistrikan agar menyeimbangkan voltase sel secara konsisten. Hal ini tidak hanya untuk kinerja baterai, tetapi juga untuk mengoptimalkan siklus hidup. Perlunya doktrin adalah bahwa penyeimbangan baterai terjadi sebelum dan sesudah baterai dibuat dan harus dilakukan sepanjang siklus hidup baterai untuk menjaga kinerja baterai tetap optimal! Penggunaan penyeimbangan baterai memungkinkan kami merancang baterai dengan kapasitas lebih tinggi untuk aplikasi karena penyeimbangan memungkinkan baterai mencapai status pengisian daya (SOC) yang lebih tinggi. Anda dapat membayangkan menghubungkan banyak unit Sel LifePo4 secara seri seolah-olah Anda sedang menarik kereta luncur dengan banyak kereta luncur anjing. Kereta luncur hanya dapat ditarik dengan efisiensi maksimum jika semua kereta luncur anjing berjalan dengan kecepatan yang sama. Dengan empat kereta luncur anjing, jika salah satu kereta luncur anjing berjalan lambat, maka tiga kereta luncur anjing lainnya juga harus mengurangi kecepatannya, sehingga mengurangi efisiensi, dan jika salah satu kereta luncur anjing berjalan lebih cepat, pada akhirnya akan menarik beban tiga kereta luncur anjing lainnya dan menyakiti dirinya sendiri. Oleh karena itu, ketika beberapa sel LifePo4 dihubungkan secara seri, nilai voltase semua sel harus sama untuk mendapatkan paket baterai LifePo4 yang lebih efisien. 
Baterai LifePo4 nominal diberi nilai hanya sekitar 3,2V, tetapi masuksistem penyimpanan energi rumah, catu daya portabel, industri, telekomunikasi, kendaraan listrik dan aplikasi microgrid, kita membutuhkan tegangan yang jauh lebih tinggi daripada tegangan nominal. Dalam beberapa tahun terakhir, baterai LifePo4 yang dapat diisi ulang telah memainkan peran penting dalam baterai daya dan sistem penyimpanan energi karena bobotnya yang ringan, kepadatan energi yang tinggi, masa pakai yang lama, kapasitas yang tinggi, pengisian daya yang cepat, tingkat self-discharge yang rendah, dan ramah lingkungan. Penyeimbangan sel memastikan bahwa voltase dan kapasitas setiap sel LifePo4 berada pada tingkat yang sama, jika tidak, jangkauan dan masa pakai baterai LiFePo4 akan sangat berkurang, dan kinerja baterai akan menurun! Oleh karena itu, keseimbangan sel LifePo4 menjadi salah satu faktor terpenting dalam menentukan kualitas baterai. Selama pengoperasian, akan terjadi sedikit kesenjangan tegangan, namun kita dapat menjaganya dalam kisaran yang dapat diterima melalui penyeimbangan sel. Selama penyeimbangan, sel berkapasitas lebih tinggi menjalani siklus pengisian/pengosongan penuh. Tanpa penyeimbangan sel, sel dengan kapasitas paling lambat akan menjadi titik lemah. Penyeimbangan sel adalah salah satu fungsi inti BMS, bersama dengan pemantauan suhu, pengisian daya, dan fungsi lain yang membantu memaksimalkan masa pakai paket. Alasan lain untuk penyeimbangan baterai： Baterai LifePo4 pcak penggunaan energi tidak lengkap Menyerap lebih banyak arus daripada yang dirancang untuk baterai atau menyebabkan korslet pada baterai kemungkinan besar menyebabkan kegagalan baterai dini. Saat baterai LifePo4 habis dayanya, sel yang lebih lemah akan terkuras lebih cepat dibandingkan sel yang sehat, dan sel tersebut akan mencapai voltase minimum lebih cepat dibandingkan sel lainnya. Ketika sel mencapai tegangan minimum, seluruh baterai juga terputus dari beban. Hal ini mengakibatkan kapasitas energi paket baterai tidak terpakai. Degradasi sel Ketika sel LifePo4 diisi daya secara berlebihan bahkan sedikit melebihi yang disarankan, efektivitas dan proses kehidupan sel akan berkurang. Sebagai contoh, sedikit peningkatan tegangan pengisian dari 3.2V ke 3.25V akan merusak baterai lebih cepat sebesar 30%. Jadi, jika penyeimbangan sel tidak akurat, pengisian daya yang berlebihan juga akan mengurangi masa pakai baterai. Pengisian Paket Sel Tidak Lengkap Baterai LifePo4 diisi dengan arus terus menerus antara tarif 0,5 dan juga 1,0. Tegangan baterai LifePo4 naik saat pengisian berlangsung hingga mencapai puncaknya ketika terisi penuh dan akibatnya turun. Pikirkan tentang tiga sel dengan masing-masing 85 Ah, 86 Ah, dan 87 Ah dan 100 persen SoC, dan semua sel kemudian dilepaskan dan SoC-nya juga menurun. Anda dapat mengetahui dengan cepat bahwa sel 1 menjadi yang pertama kehabisan energi karena kemampuannya paling rendah. Ketika daya dialirkan ke paket sel dan arus yang sama mengalir melalui sel, sekali lagi, sel 1 terhenti selama pengisian dan dapat dianggap terisi penuh karena dua sel lainnya terisi penuh. Artinya sel 1 mengalami penurunan Efektivitas Koulometri (CE) akibat adanya pemanasan sendiri pada sel yang mengakibatkan ketidaksetaraan sel. Pelarian Termal Hal terburuk yang bisa terjadi adalah pelarian termal. Seperti yang kita pahamisel litiumsangat sensitif terhadap pengisian daya yang berlebihan dan pengosongan yang berlebihan. Dalam paket 4 sel jika satu sel 3,5 V sedangkan sel lainnya 3,2 V muatan akan menagih semua sel bersama-sama karena mereka seri dan juga akan menagih sel 3,5 V ke tegangan yang lebih besar dari yang disarankan karena perbedaannya. baterai lain masih perlu diisi. Hal ini menyebabkan pelepasan panas ketika harga pembangkitan panas bagian dalam melampaui laju pelepasan panas. Hal ini menyebabkan paket baterai LifePo4 menjadi tidak terkontrol secara termal. Apa yang memicu ketidakseimbangan sel pada kemasan baterai? Sekarang kami memahami mengapa menjaga keseimbangan semua sel dalam baterai itu penting. Namun untuk mengatasi masalah ini dengan tepat, kita harus mengetahui terlebih dahulu mengapa sel menjadi tidak seimbang. Seperti yang dijelaskan sebelumnya, ketika paket baterai dibuat dengan menempatkan sel secara seri, dipastikan bahwa semua sel tetap berada pada level tegangan yang sama. Jadi baterai baru akan selalu memiliki sel yang seimbang. Namun ketika paket tersebut mulai digunakan, sel-sel menjadi tidak seimbang karena faktor-faktor berikut. Perbedaan SOC Mengukur SOC suatu sel itu rumit; oleh karena itu sangat rumit untuk mengukur SOC sel tertentu dalam baterai. Metode harmonisasi sel yang optimal harus mencocokkan sel dengan SOC yang sama, bukan dengan derajat tegangan (OCV) yang sama persis. Namun karena hampir tidak mungkin sel hanya dicocokkan berdasarkan tegangan saat membuat paket, varian pada SOC dapat mengakibatkan modifikasi pada OCV pada waktunya. Varian resistensi interior Sangat sulit untuk menemukan sel dengan resistansi internal (IR) yang sama dan seiring bertambahnya usia baterai, IR sel juga berubah sehingga dalam paket baterai tidak semua sel memiliki IR yang sama. Seperti yang kita pahami, IR menambah kerentanan bagian dalam sel yang menentukan aliran arus melalui sel. Karena IR divariasikan, arus yang melalui sel dan tegangannya juga berbeda. Tingkat suhu Kemampuan penagihan dan pelepasan sel juga bergantung pada suhu di sekitarnya. Dalam paket baterai besar seperti pada kendaraan listrik atau panel surya, sel-selnya didistribusikan ke area limbah dan mungkin ada perbedaan suhu di antara paket itu sendiri yang menyebabkan satu sel mengisi atau mengosongkan lebih cepat daripada sel lainnya sehingga menyebabkan ketidaksetaraan. Dari faktor-faktor di atas, jelas bahwa kita tidak dapat mencegah sel-sel menjadi tidak seimbang selama prosedur berlangsung. Jadi, satu-satunya solusi adalah dengan menggunakan sistem eksternal yang mengharuskan sel-sel menjadi seimbang kembali setelah menjadi tidak seimbang. Sistem ini disebut Sistem Penyeimbangan Baterai. 
Bagaimana cara mencapai keseimbangan baterai LiFePo4? Sistem Manajemen Baterai (BMS) Umumnya baterai LiFePo4 tidak dapat mencapai keseimbangan baterai dengan sendirinya, hal ini dapat dicapai dengansistem manajemen baterai(BMS). Pabrikan baterai akan mengintegrasikan fungsi penyeimbangan baterai dan fungsi perlindungan lainnya seperti perlindungan tegangan berlebih, indikator SOC, alarm/perlindungan suhu berlebih, dll. pada papan BMS ini. Pengisi daya baterai Li-ion dengan fungsi penyeimbang Juga dikenal sebagai “pengisi daya baterai seimbang”, pengisi daya ini mengintegrasikan fungsi keseimbangan untuk mendukung baterai berbeda dengan jumlah string berbeda (misalnya 1~6S). Bahkan jika baterai Anda tidak memiliki papan BMS, Anda dapat mengisi daya baterai Li-ion Anda dengan pengisi daya baterai ini untuk mencapai keseimbangan. Papan Penyeimbang Saat Anda menggunakan pengisi daya baterai seimbang, Anda juga harus menyambungkan pengisi daya dan baterai Anda ke papan penyeimbang dengan memilih soket tertentu dari papan penyeimbang. Modul Sirkuit Perlindungan (PCM) Papan PCM adalah papan elektronik yang dihubungkan ke baterai LiFePo4 dan fungsi utamanya adalah melindungi baterai dan pengguna dari kegagalan fungsi. Untuk memastikan penggunaan yang aman, baterai LiFePo4 harus beroperasi di bawah volume yang sangat ketattage parameter. Tergantung pada produsen baterai dan bahan kimianya, parameter tegangan ini bervariasi antara 3,2 V per sel untuk baterai kosong dan 3,65 V per sel untuk baterai isi ulang. papan PCM memantau parameter tegangan ini dan memutus baterai dari beban atau pengisi daya jika terlampaui. Dalam kasus baterai LiFePo4 tunggal atau beberapa baterai LiFePo4 yang dihubungkan secara paralel, hal ini mudah dilakukan karena papan PCM memantau voltase individual. Namun, ketika beberapa baterai dihubungkan secara seri, papan PCM harus memantau tegangan setiap baterai. Jenis Penyeimbangan Baterai Berbagai algoritma penyeimbangan baterai telah dikembangkan untuk baterai LiFePo4. Ini dibagi menjadi metode penyeimbangan baterai pasif dan aktif berdasarkan tegangan baterai dan SOC. 
Penyeimbangan Baterai Pasif Teknik penyeimbangan baterai pasif memisahkan kelebihan muatan dari baterai LiFePo4 yang berenergi penuh melalui elemen resistif dan memberikan muatan yang serupa ke semua sel dengan muatan baterai LiFePo4 terendah. Teknik ini lebih andal dan menggunakan lebih sedikit komponen, sehingga mengurangi biaya sistem secara keseluruhan. Namun, teknologi ini mengurangi efisiensi sistem karena energi hilang dalam bentuk panas yang menyebabkan hilangnya energi. Oleh karena itu, teknologi ini cocok untuk aplikasi berdaya rendah. 
Penyeimbangan baterai aktif Penyeimbangan muatan aktif adalah solusi terhadap tantangan yang terkait dengan baterai LiFePo4. Teknik penyeimbangan sel aktif melepaskan muatan dari baterai LiFePo4 berenergi lebih tinggi dan mentransfernya ke baterai LiFePo4 berenergi lebih rendah. Dibandingkan dengan teknologi penyeimbangan sel pasif, teknik ini menghemat energi dalam modul baterai LiFePo4, sehingga meningkatkan efisiensi sistem, dan memerlukan lebih sedikit waktu untuk menyeimbangkan antar sel baterai LiFePo4, sehingga memungkinkan arus pengisian yang lebih tinggi. Bahkan ketika baterai LiFePo4 dalam keadaan istirahat, bahkan baterai LiFePo4 yang sangat cocok akan kehilangan daya dengan laju yang berbeda karena laju pengosongan otomatis bervariasi tergantung pada gradien suhu: peningkatan suhu baterai sebesar 10°C sudah menggandakan laju pengosongan otomatis . Namun, penyeimbangan muatan aktif dapat mengembalikan keseimbangan sel, bahkan saat sel dalam keadaan istirahat. Namun, teknik ini memiliki sirkuit yang rumit, sehingga meningkatkan biaya sistem secara keseluruhan. Oleh karena itu, penyeimbangan sel aktif cocok untuk aplikasi daya tinggi. Ada berbagai topologi rangkaian penyeimbang aktif yang diklasifikasikan menurut komponen penyimpanan energi, seperti kapasitor, induktor/transformator, dan konverter elektronik. Secara keseluruhan, sistem manajemen baterai aktif mengurangi biaya keseluruhan paket baterai LiFePo4 karena tidak memerlukan ukuran sel yang terlalu besar untuk mengimbangi penyebaran dan penuaan yang tidak merata di antara baterai LiFePo4. Manajemen baterai aktif menjadi penting ketika sel lama diganti dengan sel baru dan terdapat variasi yang signifikan dalam paket baterai LiFePo4. Karena sistem manajemen baterai aktif memungkinkan pemasangan sel dengan variasi parameter yang besar dalam paket baterai LiFePo4, hasil produksi meningkat sementara biaya garansi dan pemeliharaan menurun. Oleh karena itu, sistem manajemen baterai aktif memberikan manfaat bagi kinerja, keandalan, dan keamanan paket baterai, sekaligus membantu mengurangi biaya. Meringkaskan Untuk meminimalkan efek penyimpangan tegangan sel, ketidakseimbangan harus dimoderasi dengan baik. Tujuan dari setiap solusi penyeimbangan adalah untuk memungkinkan paket baterai LiFePo4 beroperasi pada tingkat kinerja yang diinginkan dan untuk memperluas kapasitas yang tersedia. Penyeimbangan baterai tidak hanya penting untuk meningkatkan kinerja dansiklus hidup baterai, ini juga menambahkan faktor keamanan pada paket baterai LiFePo4. Salah satu teknologi baru untuk meningkatkan keamanan baterai dan memperpanjang masa pakai baterai. Karena teknologi penyeimbang baterai baru melacak jumlah penyeimbangan yang diperlukan untuk masing-masing sel LiFePo4, teknologi ini memperpanjang masa pakai baterai LiFePo4 dan meningkatkan keamanan baterai secara keseluruhan.
Waktu posting: 08-Mei-2024