როგორ ახანგრძლივებს Cell Balancing LifePo4 ბატარეის სიცოცხლეს?

როდესაც მოწყობილობებს სჭირდებათ გრძელვადიანი, მაღალი ეფექტურობაLifePo4 ბატარეის პაკეტი, მათ უნდა დააბალანსონ თითოეული უჯრედი. რატომ სჭირდება LifePo4 ბატარეის პაკეტს ბატარეის დაბალანსება? LifePo4 ბატარეები ექვემდებარება ბევრ მახასიათებელს, როგორიცაა ჭარბი ძაბვა, დაბალი ძაბვა, გადატვირთვა და გამონადენი დენი, თერმული გაქცევა და ბატარეის ძაბვის დისბალანსი. ერთ-ერთი ყველაზე მნიშვნელოვანი ფაქტორია უჯრედის დისბალანსი, რომელიც დროთა განმავლობაში ცვლის პაკეტში თითოეული უჯრედის ძაბვას, რითაც სწრაფად ამცირებს ბატარეის მოცულობას. როდესაც LifePo4 ბატარეის პაკეტი შექმნილია მრავალი უჯრედის სერიით გამოსაყენებლად, მნიშვნელოვანია ელექტრული მახასიათებლების შემუშავება უჯრედის ძაბვების თანმიმდევრულად დასაბალანსებლად. ეს არის არა მხოლოდ ბატარეის პაკეტის მუშაობისთვის, არამედ სიცოცხლის ციკლის ოპტიმიზაციისთვის. დოქტრინის საჭიროება არის ის, რომ ბატარეის დაბალანსება ხდება ბატარეის აშენებამდე და შემდეგ და უნდა მოხდეს ბატარეის სიცოცხლის ციკლის განმავლობაში, რათა შენარჩუნდეს ბატარეის ოპტიმალური მუშაობა! ბატარეის დაბალანსების გამოყენება საშუალებას გვაძლევს შევქმნათ უფრო მაღალი სიმძლავრის ბატარეები აპლიკაციებისთვის, რადგან დაბალანსება საშუალებას აძლევს ბატარეას მიაღწიოს დატენვის უფრო მაღალ მდგომარეობას (SOC). თქვენ შეგიძლიათ წარმოიდგინოთ მრავალი LifePo4 Cell ერთეულის სერიულად დაკავშირება ისე, თითქოს სასწავლებელს ზიდავდით მრავალი ციგა ძაღლით. სასწავლებლის გაყვანა შესაძლებელია მხოლოდ მაქსიმალური ეფექტურობით, თუ ყველა ძაღლი ერთნაირი სიჩქარით დარბის. ოთხი ციგა ძაღლით, თუ ერთი ციგა ძაღლი ნელა დარბის, მაშინ დანარჩენმა სამმა ძაღლმა ასევე უნდა შეამციროს მათი სიჩქარე, რითაც შეამციროს ეფექტურობა, ხოლო თუ ერთი ციგა ძაღლი უფრო სწრაფად დარბის, ის იტვირთება დანარჩენი სამი ციგა ძაღლის ტვირთი და თავის თავს ავნებს. ამიტომ, როდესაც მრავალი LifePo4 უჯრედი დაკავშირებულია სერიაში, ყველა უჯრედის ძაბვის მნიშვნელობები უნდა იყოს თანაბარი, რათა მივიღოთ უფრო ეფექტური LifePo4 ბატარეის პაკეტი. ნომინალური LifePo4 ბატარეა შეფასებულია მხოლოდ 3.2 ვოლტზე, მაგრამ ინსახლის ენერგიის შენახვის სისტემები, პორტატული დენის წყაროები, სამრეწველო, ტელეკომის, ელექტრო მანქანებისა და მიკროქსელის აპლიკაციები, ჩვენ გვჭირდება ნომინალურ ძაბვაზე ბევრად მაღალი. ბოლო წლებში, მრავალჯერადი დატენვადი ბატარეები ითამაშა გადამწყვეტი როლი დენის ბატარეებსა და ენერგიის შესანახ სისტემებში მათი მსუბუქი წონის, მაღალი ენერგიის სიმკვრივის, ხანგრძლივი სიცოცხლის, მაღალი სიმძლავრის, სწრაფი დატენვის, დაბალი თვითგამონადენის დონის და გარემოსდაცვითი კეთილგანწყობის გამო. უჯრედის დაბალანსება უზრუნველყოფს თითოეული LifePo4 უჯრედის ძაბვისა და სიმძლავრის ერთსა და იმავე დონეზე ყოფნას, წინააღმდეგ შემთხვევაში, LiFePo4 ბატარეის პაკეტის დიაპაზონი და სიცოცხლის ხანგრძლივობა მნიშვნელოვნად შემცირდება და ბატარეის მოქმედება დაქვეითდება! ამიტომ, LifePo4 უჯრედის ბალანსი არის ერთ-ერთი ყველაზე მნიშვნელოვანი ფაქტორი ბატარეის ხარისხის განსაზღვრაში. ექსპლუატაციის დროს წარმოიქმნება ძაბვის მცირე უფსკრული, მაგრამ ჩვენ შეგვიძლია შევინარჩუნოთ იგი მისაღები დიაპაზონში უჯრედის დაბალანსების საშუალებით. დაბალანსების დროს, უფრო მაღალი სიმძლავრის უჯრედები გადიან სრულ დატენვის/განმუხტვის ციკლს. უჯრედის დაბალანსების გარეშე, ყველაზე ნელი ტევადობის მქონე უჯრედი სუსტი წერტილია. უჯრედის დაბალანსება არის BMS-ის ერთ-ერთი ძირითადი ფუნქცია, ტემპერატურის მონიტორინგთან, დატენვასთან და სხვა ფუნქციებთან ერთად, რაც ხელს უწყობს პაკეტის სიცოცხლის მაქსიმალურ გაზრდას. ბატარეის დაბალანსების სხვა მიზეზები: LifePo4 ბატარეის pcak ენერგიის არასრული გამოყენება უფრო მეტი დენის შთანთქმა, ვიდრე ბატარეა განკუთვნილია ან ბატარეის დამოუკიდებლობა, სავარაუდოდ, გამოიწვევს ბატარეის ნაადრევ უკმარისობას. როდესაც LifePo4 ბატარეის პაკეტი იხსნება, სუსტი უჯრედები უფრო სწრაფად განიტვირთება, ვიდრე ჯანმრთელი უჯრედები და ისინი მიაღწევენ მინიმალურ ძაბვას უფრო სწრაფად, ვიდრე სხვა უჯრედები. როდესაც უჯრედი მიაღწევს მინიმალურ ძაბვას, ბატარეის მთელი პაკეტი ასევე გამორთულია დატვირთვისგან. ეს იწვევს ბატარეის ენერგიის გამოუყენებელ მოცულობას. უჯრედების დეგრადაცია როდესაც LifePo4 უჯრედი გადატვირთულია თუნდაც ოდნავ მეტი მისი შემოთავაზებული ღირებულებით, ეფექტურობა და ასევე უჯრედის სიცოცხლის პროცესი მცირდება. მაგალითად, დატენვის ძაბვის უმნიშვნელო მატება 3,2 ვ-დან 3,25 ვოლტამდე, ბატარეას 30%-ით უფრო სწრაფად დაშლის. ასე რომ, თუ უჯრედის დაბალანსება ზუსტი არ არის, ასევე მცირე გადატვირთვა შეამცირებს ბატარეის ხანგრძლივობას. უჯრედის პაკეტის არასრული დატენვა LifePo4 ბატარეები ირიცხება უწყვეტი დენით 0.5 და ასევე 1.0 სიჩქარით. LifePo4 ბატარეის ძაბვა იზრდება, როდესაც დამუხტვა სრულდება, როდესაც სრულად დარიცხულია და, შესაბამისად, ეცემა. იფიქრეთ სამ უჯრედზე 85 Ah, 86 Ah და 87 Ah შესაბამისად და 100 პროცენტი SoC, და ყველა უჯრედი ამის შემდეგ გამოთავისუფლდება და ასევე მათი SoC მცირდება. თქვენ შეგიძლიათ სწრაფად გაიგოთ, რომ უჯრედი 1 მთავრდება პირველი, რომელსაც ენერგია ამოეწურება, იმის გათვალისწინებით, რომ მას აქვს ყველაზე დაბალი შესაძლებლობები. როდესაც ელექტროენერგია ჩართულია უჯრედების პაკეტებზე და იგივე არსებული უჯრედები მიედინება, კიდევ ერთხელ, უჯრედი 1 ჩერდება მთელი დატენვის დროს და შეიძლება ჩაითვალოს სრულად დატვირთული, რადგან სხვადასხვა დანარჩენი ორი უჯრედი მთლიანად დამუხტულია. ეს ნიშნავს, რომ უჯრედებს 1 აქვთ შემცირებული კულომეტრიული ეფექტურობა (CE) უჯრედის თვითგათბობის გამო, რაც იწვევს უჯრედების უთანასწორობას. თერმული გაქცეული ყველაზე საშინელი წერტილი, რაც შეიძლება მოხდეს, არის თერმული გაქცევა. როგორც გვესმისლითიუმის უჯრედებიძალიან მგრძნობიარეა გადატვირთვისა და გადატვირთვის მიმართ. 4 უჯრედისგან შემდგარ პაკეტში, თუ ერთი უჯრედი არის 3,5 ვ, ხოლო სხვა სხვა 3,2 ვ, დამუხტვა, რა თქმა უნდა, დარიცხავს ყველა უჯრედს ერთად, რადგან ისინი სერიულები არიან და ასევე 3,5 ვ უჯრედს გადაირიცხავს მითითებულზე მეტ ძაბვაზე, რადგან სხვადასხვა სხვა ბატარეებს ჯერ კიდევ სჭირდებათ დამუხტვა. ეს იწვევს თერმულ გაქცევას, როდესაც შიდა სითბოს წარმოქმნის ფასი აღემატება სითბოს გამოყოფის სიჩქარეს. ეს იწვევს LifePo4 ბატარეის პაკეტის თერმულად უკონტროლობას. რა იწვევს უჯრედის დისბალანსს ბატარეის პაკეტებში? ახლა ჩვენ გვესმის, რატომ არის აუცილებელი ბატარეის პაკეტში ყველა უჯრედის დაბალანსება. მიუხედავად ამისა, პრობლემის სათანადოდ გადასაჭრელად უნდა ვიცოდეთ, რატომ იღებენ უჯრედები დაუბალანსებელ პირველ მხრივ. როგორც უკვე აღვნიშნეთ, როდესაც ბატარეის პაკეტი იქმნება უჯრედების სერიაში განთავსებით, დარწმუნდით, რომ ყველა უჯრედი რჩება იმავე ძაბვის დონეზე. ასე რომ, ახალი ბატარეის პაკეტს ყოველთვის ექნება რეალურად დაბალანსებული უჯრედები. მიუხედავად ამისა, შეფუთვის გამოყენებისას უჯრედები გამოდის წონასწორობის ფაქტორებთან შესაბამისობის გამო. SOC შეუსაბამობა უჯრედის SOC-ის გაზომვა რთულია; აქედან გამომდინარე, ძალიან რთულია ბატარეის კონკრეტული უჯრედების SOC-ის გაზომვა. უჯრედების ჰარმონიზაციის ოპტიმალური მეთოდი უნდა ემთხვეოდეს იმავე SOC-ის უჯრედებს ზუსტად იგივე ძაბვის (OCV) გრადუსების ნაცვლად. მაგრამ იმის გამო, რომ თითქმის შეუძლებელია უჯრედები შეესაბამებოდეს მხოლოდ ძაბვის პირობებს პაკეტის შექმნისას, SOC-ის ვარიანტმა შეიძლება გამოიწვიოს OCV-ის ცვლილება თავის დროზე. ინტერიერის წინააღმდეგობის ვარიანტი ძალიან რთულია იმავე შიდა წინააღმდეგობის (IR) უჯრედების პოვნა და ბატარეის ასაკის მატებასთან ერთად, უჯრედის IR დამატებით იცვლება, ასევე ბატარეის პაკეტში ყველა უჯრედს არ ექნება იგივე IR. როგორც ჩვენ გვესმის, IR მატებს უჯრედის შიდა დაუცველობას, რაც განსაზღვრავს უჯრედში მიმდინარე ნაკადს. იმის გამო, რომ IR ცვალებადია, დენი უჯრედის გავლით და ასევე იცვლება მისი ძაბვაც. ტემპერატურის დონე უჯრედის დარიცხვისა და განთავისუფლების შესაძლებლობა ასევე დამოკიდებულია მის გარშემო არსებულ ტემპერატურაზე. ბატარეის მნიშვნელოვან პაკეტში, როგორიცაა ელექტრომობილები ან მზის მასივები, უჯრედები გადანაწილებულია ნარჩენების ზონაში და შეიძლება იყოს ტემპერატურული განსხვავება თავად პაკეტს შორის, რომელიც ქმნის ერთ უჯრედს უფრო სწრაფად დამუხტვას ან განმუხტვას, ვიდრე დანარჩენი უჯრედები, რაც იწვევს უთანასწორობას. ზემოაღნიშნული ფაქტორებიდან ირკვევა, რომ მთელი პროცედურის განმავლობაში უჯრედების დისბალანსის თავიდან აცილება შეუძლებელია. ასე რომ, ერთადერთი გამოსავალი არის გარე სისტემის გამოყენება, რომელიც მოითხოვს უჯრედების დაბალანსებას კიდევ ერთხელ გაუწონასწორების მიღების შემდეგ. ამ სისტემას ეწოდება ბატარეის დაბალანსების სისტემა. როგორ მივაღწიოთ LiFePo4 ბატარეის ბალანსს? ბატარეის მართვის სისტემა (BMS) ზოგადად LiFePo4 ბატარეის პაკეტს არ შეუძლია ბატარეის დაბალანსება დამოუკიდებლად, ამის მიღწევა შესაძლებელიაბატარეის მართვის სისტემა(BMS). ბატარეის მწარმოებელი აერთიანებს ბატარეის დაბალანსების ფუნქციას და დაცვის სხვა ფუნქციებს, როგორიცაა ძაბვისგან დაცვა, SOC ინდიკატორი, ტემპერატურის სიგნალიზაცია/დაცვა და ა.შ. ამ BMS დაფაზე. Li-ion ბატარეის დამტენი დაბალანსების ფუნქციით ასევე ცნობილია, როგორც "ბალანსის ბატარეის დამტენი", დამტენი აერთიანებს ბალანსის ფუნქციას სხვადასხვა ბატარეის მხარდასაჭერად სხვადასხვა სიმებიანი ნომრით (მაგ. 1~6S). მაშინაც კი, თუ თქვენს ბატარეას არ აქვს BMS დაფა, შეგიძლიათ დატენოთ თქვენი Li-ion ბატარეა ამ ბატარეის დამტენით დაბალანსების მისაღწევად. ბალანსირების საბჭო როდესაც იყენებთ დაბალანსებულ ბატარეის დამტენს, თქვენ ასევე უნდა დააკავშიროთ დამტენი და თქვენი ბატარეა დამაბალანსებელ დაფაზე, ბალანსის დაფიდან კონკრეტული სოკეტის არჩევით. დაცვის მიკროსქემის მოდული (PCM) PCM დაფა არის ელექტრონული დაფა, რომელიც დაკავშირებულია LiFePo4 ბატარეის პაკეტთან და მისი მთავარი ფუნქციაა ბატარეისა და მომხმარებლის დაცვა გაუმართაობისგან. უსაფრთხო გამოყენების უზრუნველსაყოფად, LiFePo4 ბატარეა უნდა მუშაობდეს ძალიან მკაცრი ძაბვის პარამეტრებით. ბატარეის მწარმოებლისა და ქიმიის მიხედვით, ეს ძაბვის პარამეტრი მერყეობს 3.2 ვ-ს შორის თითო უჯრედზე გამომცხვარი ბატარეებისთვის და 3.65 ვ-ს შორის ერთ უჯრედზე დატენვის ბატარეებისთვის. PCM დაფა აკონტროლებს ამ ძაბვის პარამეტრებს და წყვეტს ბატარეას დატვირთვისგან ან დამტენისგან, თუ ისინი გადაჭარბებულია. ერთი LiFePo4 ბატარეის ან რამდენიმე LiFePo4 ბატარეის შემთხვევაში, რომლებიც დაკავშირებულია პარალელურად, ეს ადვილად მიიღწევა, რადგან PCM დაფა აკონტროლებს ცალკეულ ძაბვებს. თუმცა, როდესაც რამდენიმე ბატარეა დაკავშირებულია სერიაში, PCM დაფა უნდა აკონტროლებდეს თითოეული ბატარეის ძაბვას. ბატარეის დაბალანსების სახეები LiFePo4 ბატარეის პაკეტისთვის შემუშავებულია ბატარეის დაბალანსების სხვადასხვა ალგორითმები. იგი იყოფა პასიურ და აქტიურ ბატარეის დაბალანსების მეთოდებად, ბატარეის ძაბვისა და SOC-ის საფუძველზე. პასიური ბატარეის დაბალანსება ბატარეის პასიური დაბალანსების ტექნიკა გამოყოფს ზედმეტ მუხტს სრულად ენერგიული LiFePo4 ბატარეისგან რეზისტენტული ელემენტების მეშვეობით და აძლევს ყველა უჯრედს მსგავს დამუხტვას ყველაზე დაბალი LiFePo4 ბატარეის დატენვისას. ეს ტექნიკა უფრო საიმედოა და იყენებს ნაკლებ კომპონენტს, რაც ამცირებს სისტემის მთლიან ღირებულებას. თუმცა, ტექნოლოგია ამცირებს სისტემის ეფექტურობას, რადგან ენერგია იშლება სითბოს სახით, რაც იწვევს ენერგიის დაკარგვას. ამიტომ, ეს ტექნოლოგია შესაფერისია დაბალი სიმძლავრის აპლიკაციებისთვის. აქტიური ბატარეის დაბალანსება აქტიური დამუხტვის დაბალანსება არის LiFePo4 ბატარეებთან დაკავშირებული გამოწვევების გადაწყვეტა. უჯრედების აქტიური დაბალანსების ტექნიკა ათავისუფლებს მუხტს უფრო მაღალი ენერგიის LiFePo4 ბატარეიდან და გადასცემს მას დაბალი ენერგიის LiFePo4 ბატარეაზე. უჯრედების პასიური დაბალანსების ტექნოლოგიასთან შედარებით, ეს ტექნიკა ზოგავს ენერგიას LiFePo4 ბატარეის მოდულში, რითაც ზრდის სისტემის ეფექტურობას და მოითხოვს ნაკლებ დროს LiFePo4 ბატარეის ბლოკის უჯრედებს შორის ბალანსისთვის, რაც საშუალებას იძლევა უფრო მაღალი დატენვის დენები. მაშინაც კი, როდესაც LiFePo4 ბატარეის პაკეტი ისვენებს, სრულყოფილად შესატყვისი LiFePo4 ბატარეებიც კი კარგავენ დამუხტვას სხვადასხვა სიჩქარით, რადგან თვითდამუხტვის სიჩქარე მერყეობს ტემპერატურის გრადიენტის მიხედვით: ბატარეის ტემპერატურის 10°C მატება უკვე აორმაგებს თვითგამორთვის სიჩქარეს. . თუმცა, აქტიური მუხტის დაბალანსება შეუძლია უჯრედების წონასწორობის აღდგენას, მაშინაც კი, თუ ისინი მოსვენებულნი არიან. თუმცა, ამ ტექნიკას აქვს რთული სქემები, რაც ზრდის სისტემის მთლიან ღირებულებას. ამიტომ, აქტიური უჯრედის დაბალანსება შესაფერისია მაღალი სიმძლავრის აპლიკაციებისთვის. არსებობს სხვადასხვა აქტიური დაბალანსების მიკროსქემის ტოპოლოგია, რომლებიც კლასიფიცირებულია ენერგიის შემნახველი კომპონენტების მიხედვით, როგორიცაა კონდენსატორები, ინდუქტორები/ტრანსფორმატორები და ელექტრონული გადამყვანები. მთლიანობაში, აქტიური ბატარეის მართვის სისტემა ამცირებს LiFePo4 ბატარეის პაკეტის საერთო ღირებულებას, რადგან ის არ საჭიროებს უჯრედების ზედმეტ ზომას LiFePo4 ბატარეებს შორის დისპერსიისა და არათანაბარი დაბერების კომპენსაციისთვის. ბატარეის აქტიური მართვა გადამწყვეტი ხდება, როდესაც ძველი უჯრედები იცვლება ახალი უჯრედებით და მნიშვნელოვანი ცვალებადობაა LiFePo4 ბატარეის პაკეტში. ვინაიდან აქტიური ბატარეის მართვის სისტემები შესაძლებელს ხდის LiFePo4 ბატარეის პაკეტებში პარამეტრის დიდი ვარიაციების მქონე უჯრედების დაყენებას, წარმოების პროდუქტიულობა იზრდება, ხოლო საგარანტიო და ტექნიკური ხარჯები მცირდება. აქედან გამომდინარე, ბატარეის მართვის აქტიური სისტემები სარგებლობს ბატარეის პაკეტის ეფექტურობით, საიმედოობითა და უსაფრთხოებით, ხოლო ხარჯების შემცირებაში ეხმარება. შეაჯამეთ უჯრედის ძაბვის დრიფტის ეფექტის შესამცირებლად, დისბალანსი სათანადოდ უნდა იყოს შემცირებული. ნებისმიერი დაბალანსების გადაწყვეტის მიზანია LiFePo4 ბატარეის პაკეტს ფუნქციონირება დანიშნულების შესრულების დონეზე და მის ხელმისაწვდომ სიმძლავრის გაზრდა. ბატარეის დაბალანსება მნიშვნელოვანია არა მხოლოდ მუშაობის გასაუმჯობესებლად დაბატარეების სიცოცხლის ციკლი, ის ასევე ამატებს უსაფრთხოების ფაქტორს LiFePo4 ბატარეის პაკეტს. ბატარეის უსაფრთხოების გაუმჯობესებისა და ბატარეის მუშაობის გახანგრძლივების ერთ-ერთი განვითარებადი ტექნოლოგია. როდესაც ბატარეის დაბალანსების ახალი ტექნოლოგია აკონტროლებს დაბალანსების რაოდენობას, რომელიც საჭიროა ცალკეული LiFePo4 უჯრედებისთვის, ის ახანგრძლივებს LiFePo4 ბატარეის პაკეტის სიცოცხლეს და აძლიერებს ბატარეის მთლიან უსაფრთხოებას.