როგორ ახანგრძლივებს ელემენტების ბალანსირება Po4 აკუმულატორის სიცოცხლის ხანგრძლივობას?

როდესაც მოწყობილობებს სჭირდებათ ხანგრძლივი და მაღალი ხარისხის მუშაობაLifePo4 ბატარეის პაკეტი, მათ თითოეული უჯრედის დაბალანსება სჭირდებათ. რატომ სჭირდება LifePo4 აკუმულატორის ბლოკს ბალანსირება? LifePo4 აკუმულატორები ექვემდებარება მრავალ მახასიათებელს, როგორიცაა გადაჭარბებული ძაბვა, დაბალი ძაბვა, გადაჭარბებული დატენვისა და განმუხტვის დენი, თერმული გაქცევა და აკუმულატორის ძაბვის დისბალანსი. ერთ-ერთი ყველაზე მნიშვნელოვანი ფაქტორია უჯრედის დისბალანსი, რომელიც დროთა განმავლობაში ცვლის აკუმულატორის თითოეული უჯრედის ძაბვას, რითაც სწრაფად ამცირებს აკუმულატორის სიმძლავრეს. როდესაც LifePo4 აკუმულატორი შექმნილია მრავალი უჯრედის მიმდევრობით გამოყენებისთვის, მნიშვნელოვანია ელექტრული მახასიათებლების დაპროექტება უჯრედის ძაბვის თანმიმდევრული დაბალანსების მიზნით. ეს არა მხოლოდ აკუმულატორის მუშაობისთვისაა, არამედ სასიცოცხლო ციკლის ოპტიმიზაციისთვისაც. დოქტრინის საჭიროებაა, რომ აკუმულატორის დაბალანსება მოხდეს აკუმულატორის აწყობამდე და მის შემდეგ და უნდა განხორციელდეს აკუმულატორის მთელი სასიცოცხლო ციკლის განმავლობაში, რათა შენარჩუნდეს ბატარეის ოპტიმალური მუშაობა! ბატარეის დაბალანსების გამოყენება საშუალებას გვაძლევს შევქმნათ უფრო მაღალი ტევადობის ბატარეები აპლიკაციებისთვის, რადგან დაბალანსება საშუალებას აძლევს ბატარეას მიაღწიოს უფრო მაღალ დამუხტვის მდგომარეობას (SOC). თქვენ შეგიძლიათ წარმოიდგინოთ მრავალი LifePo4 უჯრედის ერთობლიობის მიმდევრობით შეერთება ისე, თითქოს ციგას ექაჩებით მრავალი საციგურაო ძაღლით. ციგა მაქსიმალური ეფექტურობით მხოლოდ მაშინ შეიძლება ექაჩებოდეს, თუ ყველა საციგურაო ძაღლი ერთი და იგივე სიჩქარით მოძრაობს. ოთხი საციგურაო ძაღლის შემთხვევაში, თუ ერთი საციგურაო ძაღლი ნელა მოძრაობს, მაშინ დანარჩენმა სამმა საციგურაო ძაღლმაც უნდა შეამციროს სიჩქარე, რითაც მცირდება ეფექტურობა, ხოლო თუ ერთი საციგურაო ძაღლი უფრო სწრაფად მოძრაობს, ის საბოლოოდ დანარჩენი სამი საციგურაო ძაღლის დატვირთვას ექაჩება და საკუთარ თავს დააზიანებს. ამიტომ, როდესაც რამდენიმე LifePo4 უჯრედი მიმდევრობით არის დაკავშირებული, ყველა უჯრედის ძაბვის მნიშვნელობები თანაბარი უნდა იყოს უფრო ეფექტური LifePo4 ბატარეის მისაღებად. ნომინალური LifePo4 აკუმულატორის ძაბვა დაახლოებით 3.2 ვოლტია, მაგრამსახლის ენერგიის შენახვის სისტემები, პორტატული კვების წყაროები, სამრეწველო, ტელეკომუნიკაციების, ელექტრომობილებისა და მიკროქსელის აპლიკაციები, ჩვენ გვჭირდება ნომინალურზე გაცილებით მაღალი ძაბვა. ბოლო წლებში, დატენვადი LifePo4 აკუმულატორები მნიშვნელოვან როლს თამაშობენ კვების აკუმულატორებსა და ენერგიის შენახვის სისტემებში მათი მსუბუქი წონის, მაღალი ენერგიის სიმკვრივის, ხანგრძლივი სიცოცხლის ხანგრძლივობის, მაღალი ტევადობის, სწრაფი დატენვის, დაბალი თვითგანმუხტვის დონის და გარემოსდაცვითი კეთილგანწყობის გამო. ელემენტების დაბალანსება უზრუნველყოფს, რომ თითოეული LifePo4 უჯრედის ძაბვა და ტევადობა ერთსა და იმავე დონეზე იყოს, წინააღმდეგ შემთხვევაში, LiFePo4 აკუმულატორის პაკეტის დიაპაზონი და სიცოცხლის ხანგრძლივობა მნიშვნელოვნად შემცირდება და აკუმულატორის მუშაობა გაუარესდება! ამიტომ, LifePo4 უჯრედის ბალანსი ერთ-ერთი ყველაზე მნიშვნელოვანი ფაქტორია აკუმულატორის ხარისხის განსაზღვრისას. მუშაობის დროს წარმოიქმნება მცირე ძაბვის სხვაობა, მაგრამ ჩვენ შეგვიძლია შევინარჩუნოთ ის მისაღებ დიაპაზონში უჯრედების დაბალანსების გზით. დაბალანსების დროს, უფრო მაღალი სიმძლავრის უჯრედები სრულ დამუხტვა/განმუხტვის ციკლს გადიან. უჯრედის დაბალანსების გარეშე, ყველაზე დაბალი სიმძლავრის მქონე უჯრედი სუსტი წერტილია. უჯრედის დაბალანსება BMS-ის ერთ-ერთი ძირითადი ფუნქციაა, ტემპერატურის მონიტორინგთან, დატენვასთან და სხვა ფუნქციებთან ერთად, რომლებიც ხელს უწყობს პაკეტის სიცოცხლის ხანგრძლივობის მაქსიმიზაციას. ბატარეის დაბალანსების სხვა მიზეზები: LifePo4 ბატარეის პაკეტი არასრული ენერგიის გამოყენებით აკუმულატორის მიერ გათვლილზე მეტი დენის შთანთქმა ან აკუმულატორის მოკლე ჩართვა, სავარაუდოდ, აკუმულატორის ნაადრევად გაუმართაობას გამოიწვევს. როდესაც LifePo4 აკუმულატორის ბლოკი იხსნება, სუსტი ელემენტები ჯანმრთელ უჯრედებთან შედარებით უფრო სწრაფად დაიხშობა და ისინი მინიმალურ ძაბვას სხვა უჯრედებთან შედარებით უფრო სწრაფად მიაღწევენ. როდესაც უჯრედი მინიმალურ ძაბვას მიაღწევს, მთელი აკუმულატორიც ითიშება დატვირთვიდან. ეს იწვევს აკუმულატორის ენერგიის გამოუყენებელ სიმძლავრეს. უჯრედების დეგრადაცია როდესაც LifePo4 ელემენტი გადაიტვირთება, თუნდაც ოდნავ გადაჭარბებული ღირებულებით, მცირდება უჯრედის ეფექტურობა და სიცოცხლის ხანგრძლივობა. მაგალითად, დამუხტვის ძაბვის უმნიშვნელო ზრდა 3.2 ვოლტიდან 3.25 ვოლტამდე 30%-ით უფრო სწრაფად დაცლის აკუმულატორს. ამიტომ, თუ ელემენტის ბალანსირება ზუსტი არ არის, მცირედი გადატენვაც შეამცირებს აკუმულატორის სიცოცხლის ხანგრძლივობას. მობილური პაკეტის არასრული დატენვა LifePo4 აკუმულატორები იტენება 0.5-დან 1.0-მდე უწყვეტი დენით. LifePo4 აკუმულატორის ძაბვა იზრდება დატენვის გაგრძელებისას და მაქსიმუმს აღწევს სრულად დატენვის შემდეგ, რის შემდეგაც ეცემა. წარმოიდგინეთ სამი ელემენტი, შესაბამისად 85 Ah, 86 Ah და 87 Ah სიმძლავრით და 100 პროცენტიანი SoC-ით, და შემდეგ ყველა ელემენტი გამოირთვება და მათი SoC მცირდება. სწრაფად აღმოაჩენთ, რომ პირველი ელემენტი პირველი იცლება ენერგიით, რადგან მას ყველაზე დაბალი სიმძლავრე აქვს. როდესაც ელემენტების პაკეტებს დენი მიეწოდება და იგივე დენი უჯრედებში მიედინება, უჯრედი 1 კვლავ იჭედება დატენვის დროს და შეიძლება ჩაითვალოს სრულად დამუხტულად, რადგან დანარჩენი ორი უჯრედი სრულად დამუხტულია. ეს ნიშნავს, რომ უჯრედებს 1 აქვთ შემცირებული კულომეტრიული ეფექტურობა (CE) უჯრედის თვითგაცხელების გამო, რაც იწვევს უჯრედების უთანასწორობას. თერმული გაქცევა ყველაზე საშინელი მომენტი, რაც შეიძლება მოხდეს, თერმული გადინებაა. როგორც გვესმისლითიუმის ელემენტებიძალიან მგრძნობიარეა როგორც გადატენვის, ასევე გადატვირთვის მიმართ. 4 ელემენტისგან შემდგარ პაკეტში, თუ ერთი ელემენტი 3.5 ვოლტია, ხოლო დანარჩენი 3.2 ვოლტი, დამუხტვა ყველა ელემენტს ერთად დააკისრებს, რადგან ისინი მიმდევრობით არიან შეერთებული და ასევე დააკისრებს 3.5 ვოლტიან ელემენტს რეკომენდებულზე მაღალ ძაბვას, რადგან სხვა ელემენტები კვლავ საჭიროებენ დატენვას. ეს იწვევს თერმული გადინებას, როდესაც შიდა სითბოს გენერაციის სიჩქარე აღემატება სითბოს გამოყოფის სიჩქარეს. ეს იწვევს LifePo4 ელემენტის თერმულად უკონტროლო გახდომას. რა იწვევს ელემენტების დისბალანსს აკუმულატორების პაკეტებში? ახლა ჩვენ გვესმის, თუ რატომ არის აუცილებელი აკუმულატორის პაკეტში ყველა უჯრედის დაბალანსება. თუმცა, პრობლემის სათანადოდ მოსაგვარებლად, პირველ რიგში უნდა ვიცოდეთ, თუ რატომ იშლება უჯრედები დაბალანსებულ მდგომარეობაში. როგორც ადრე აღვნიშნეთ, როდესაც აკუმულატორი იქმნება უჯრედების მიმდევრობით განლაგებით, უზრუნველყოფილია, რომ ყველა უჯრედი ერთსა და იმავე ძაბვის დონეზე დარჩეს. ამგვარად, ახალ აკუმულატორს ყოველთვის ექნება დაბალანსებული უჯრედები. თუმცა, როდესაც აკუმულატორი გამოიყენება, უჯრედები წონასწორობიდან გამოდიან შემდეგი ფაქტორების გამო. SOC-ის შეუსაბამობა უჯრედის SOC-ის გაზომვა რთულია; შესაბამისად, ძალიან რთულია აკუმულატორში კონკრეტული უჯრედების SOC-ის გაზომვა. უჯრედების ჰარმონიზაციის ოპტიმალური მეთოდი უნდა ემთხვეოდეს ერთი და იგივე SOC-ის უჯრედებს და არა ზუსტად იგივე ძაბვის (OCV) ხარისხებს. თუმცა, რადგან თითქმის შეუძლებელია, რომ ელემენტები მხოლოდ ძაბვის მიხედვით იყოს შედარებული კომპლექტის შექმნისას, SOC-ის ვარიანტმა შესაძლოა დროთა განმავლობაში OCV-ის მოდიფიკაცია გამოიწვიოს. შიდა წინააღმდეგობის ვარიანტი ძალიან რთულია ერთი და იგივე შინაგანი წინაღობის (IR) მქონე უჯრედების პოვნა და ბატარეის დაბერებასთან ერთად, უჯრედის ინფრაწითელი დიაპაზონი ასევე იცვლება და შესაბამისად, ბატარეის ბლოკში ყველა უჯრედს ერთნაირი ინფრაწითელი დიაპაზონი არ ექნება. როგორც ვიცით, ინფრაწითელი დიაპაზონი ზრდის უჯრედის შინაგან მდგრადობას, რაც განსაზღვრავს უჯრედში გამავალ დენას. რადგან ინფრაწითელი დიაპაზონი იცვლება, უჯრედში გამავალი დენი და მისი ძაბვაც იცვლება. ტემპერატურის დონე უჯრედის დატენვისა და გამოშვების შესაძლებლობა ასევე დამოკიდებულია მის გარშემო არსებულ ტემპერატურაზე. ელექტრომობილების ან მზის პანელების მსგავს მნიშვნელოვან აკუმულატორულ ბლოკში უჯრედები განაწილებულია ნარჩენ არეალზე და შესაძლოა თავად ბლოკებს შორის ტემპერატურული სხვაობა იყოს, რაც ერთი უჯრედის დანარჩენ უჯრედებთან შედარებით უფრო სწრაფად დატენვის ან განმუხტვის შესაძლებლობას იწვევს, რაც უთანასწორობას იწვევს. ზემოაღნიშნული ფაქტორებიდან ირკვევა, რომ ჩვენ არ შეგვიძლია თავიდან ავიცილოთ უჯრედების დისბალანსი მთელი პროცესის განმავლობაში. ამიტომ, ერთადერთი გამოსავალია გარე სისტემის გამოყენება, რომელიც მოითხოვს უჯრედების ხელახლა დაბალანსებას დისბალანსის შემდეგ. ამ სისტემას ეწოდება ბატარეის დაბალანსების სისტემა. როგორ მივაღწიოთ LiFePo4 ბატარეის ბალანსირებას? ბატარეის მართვის სისტემა (BMS) როგორც წესი, LiFePo4 ბატარეის ბლოკს არ შეუძლია ბატარეის ბალანსის მიღწევა თავისით, ეს შეიძლება მიღწეული იქნას შემდეგნაირად:ბატარეის მართვის სისტემა(BMS). ბატარეის მწარმოებელი ამ BMS დაფაზე ინტეგრირებს ბატარეის დაბალანსების ფუნქციას და სხვა დამცავ ფუნქციებს, როგორიცაა დატენვის გადაჭარბებული ძაბვისგან დაცვა, SOC ინდიკატორი, გადაჭარბებული ტემპერატურის სიგნალიზაცია/დაცვა და ა.შ. ლითიუმ-იონური აკუმულატორის დამტენი დაბალანსების ფუნქციით ასევე ცნობილია, როგორც „ბალანსირებული აკუმულატორის დამტენი“, დამტენი აერთიანებს ბალანსირების ფუნქციას, რათა მხარი დაუჭიროს სხვადასხვა აკუმულატორებს სხვადასხვა სიმების რაოდენობით (მაგ. 1~6S). მაშინაც კი, თუ თქვენს აკუმულატორს არ აქვს BMS დაფა, შეგიძლიათ დატენოთ თქვენი ლითიუმ-იონური აკუმულატორი ამ დამტენით დაბალანსების მისაღწევად. ბალანსირების დაფა დაბალანსებული აკუმულატორის დამტენის გამოყენებისას, თქვენ ასევე უნდა დააკავშიროთ დამტენი და აკუმულატორი დაბალანსების დაფასთან, დაბალანსების დაფიდან კონკრეტული სოკეტის არჩევით. დაცვის წრედის მოდული (PCM) PCM დაფა არის ელექტრონული დაფა, რომელიც დაკავშირებულია LiFePo4 აკუმულატორის ბლოკთან და მისი მთავარი ფუნქციაა აკუმულატორის და მომხმარებლის დაცვა გაუმართაობისგან. უსაფრთხო გამოყენების უზრუნველსაყოფად, LiFePo4 აკუმულატორი უნდა მუშაობდეს ძალიან მკაცრი ძაბვის პარამეტრებით. აკუმულატორის მწარმოებლისა და ქიმიური შემადგენლობის მიხედვით, ეს ძაბვის პარამეტრი მერყეობს 3.2 ვოლტამდე თითო ელემენტზე დაცლილი აკუმულატორებისთვის და 3.65 ვოლტამდე თითო ელემენტზე დატენვადი აკუმულატორებისთვის. PCM დაფა აკონტროლებს ამ ძაბვის პარამეტრებს და წყვეტს აკუმულატორს დატვირთვისგან ან დამტენიდან, თუ ისინი გადააჭარბებს. ერთი LiFePo4 ელემენტის ან რამდენიმე LiFePo4 ელემენტის პარალელურად მიერთების შემთხვევაში, ეს მარტივად მიიღწევა, რადგან PCM დაფა აკონტროლებს ინდივიდუალურ ძაბვებს. თუმცა, როდესაც რამდენიმე ელემენტი მიმდევრობით არის შეერთებული, PCM დაფამ უნდა აკონტროლოს თითოეული ელემენტის ძაბვა. ბატარეის დაბალანსების ტიპები LiFePo4 აკუმულატორისთვის შემუშავებულია სხვადასხვა აკუმულატორის დაბალანსების ალგორითმი. აკუმულატორის ძაბვისა და SOC-ის მიხედვით, ის იყოფა პასიურ და აქტიურ აკუმულატორის დაბალანსების მეთოდებად. პასიური ბატარეის დაბალანსება პასიური ბატარეის დაბალანსების ტექნიკა გამოყოფს ზედმეტ მუხტს სრულად დატენილი LiFePo4 ბატარეისგან რეზისტენტული ელემენტების მეშვეობით და ყველა უჯრედს ანიჭებს მსგავს მუხტს, როგორც ყველაზე დაბალი LiFePo4 ბატარეის დამუხტვას. ეს ტექნიკა უფრო საიმედოა და იყენებს ნაკლებ კომპონენტს, რაც ამცირებს სისტემის საერთო ღირებულებას. თუმცა, ტექნოლოგია ამცირებს სისტემის ეფექტურობას, რადგან ენერგია იფანტება სითბოს სახით, რაც ენერგიის დანაკარგს იწვევს. ამიტომ, ეს ტექნოლოგია შესაფერისია დაბალი სიმძლავრის აპლიკაციებისთვის. აქტიური ბატარეის დაბალანსება აქტიური დამუხტვის დაბალანსება LiFePo4 ბატარეებთან დაკავშირებული გამოწვევების გადაწყვეტაა. აქტიური უჯრედების დაბალანსების ტექნიკა ათავისუფლებს მუხტს მაღალი ენერგიის LiFePo4 ბატარეიდან და გადასცემს მას დაბალი ენერგიის LiFePo4 ბატარეაში. პასიურ უჯრედების დაბალანსების ტექნოლოგიასთან შედარებით, ეს ტექნიკა ზოგავს ენერგიას LiFePo4 ბატარეის მოდულში, რითაც იზრდება სისტემის ეფექტურობა და ნაკლებ დროს მოითხოვს LiFePo4 ბატარეის უჯრედებს შორის დაბალანსებისთვის, რაც საშუალებას იძლევა უფრო მაღალი დატენვის დენების მისაღებად. მაშინაც კი, როდესაც LiFePo4 ბატარეის პაკეტი უმოქმედოა, იდეალურად შესაბამისი LiFePo4 ბატარეებიც კი კარგავენ მუხტს სხვადასხვა სიჩქარით, რადგან თვითგანმუხტვის სიჩქარე განსხვავდება ტემპერატურის გრადიენტის მიხედვით: ბატარეის ტემპერატურის 10°C-ით მატება უკვე აორმაგებს თვითგანმუხტვის სიჩქარეს. თუმცა, აქტიურ დამუხტვის დაბალანსებას შეუძლია უჯრედების წონასწორობის აღდგენა, მაშინაც კი, თუ ისინი უმოქმედო მდგომარეობაში არიან. თუმცა, ამ ტექნიკას აქვს რთული სქემები, რაც ზრდის სისტემის საერთო ღირებულებას. ამიტომ, აქტიური უჯრედების დაბალანსება შესაფერისია მაღალი სიმძლავრის აპლიკაციებისთვის. არსებობს სხვადასხვა აქტიური დაბალანსების სქემის ტოპოლოგია, რომლებიც კლასიფიცირებულია ენერგიის შენახვის კომპონენტების მიხედვით, როგორიცაა კონდენსატორები, ინდუქტორები/ტრანსფორმატორები და ელექტრონული გადამყვანები. საერთო ჯამში, აქტიური ბატარეის მართვის სისტემა ამცირებს LiFePo4 ბატარეის პაკეტის საერთო ღირებულებას, რადგან ის არ საჭიროებს უჯრედების ზედმეტად დიდ ზომას LiFePo4 ბატარეებს შორის გაფანტვისა და არათანაბარი დაბერების კომპენსაციისთვის. აქტიური ბატარეის მართვა კრიტიკულად მნიშვნელოვანი ხდება, როდესაც ძველი ელემენტები ახლით იცვლება და LiFePo4 ბატარეის პაკეტში მნიშვნელოვანი ვარიაციაა. ვინაიდან აქტიური ბატარეის მართვის სისტემები შესაძლებელს ხდის LiFePo4 ბატარეის პაკეტებში პარამეტრების დიდი ვარიაციების მქონე უჯრედების დაყენებას, წარმოების მოსავლიანობა იზრდება, ხოლო გარანტიისა და მოვლა-პატრონობის ხარჯები მცირდება. ამრიგად, აქტიური ბატარეის მართვის სისტემები ხელს უწყობს ბატარეის პაკეტის მუშაობას, საიმედოობასა და უსაფრთხოებას, ამავდროულად ხელს უწყობს ხარჯების შემცირებას. შეჯამება უჯრედის ძაბვის დრიფტის ეფექტების მინიმიზაციის მიზნით, დისბალანსი სათანადოდ უნდა იყოს მოდერირებული. ნებისმიერი დაბალანსების გადაწყვეტის მიზანია, LiFePo4 აკუმულატორის პაკეტს საშუალება მისცეს იმუშაოს მისი დანიშნულებისამებრ მუშაობის დონეზე და გაზარდოს მისი ხელმისაწვდომი სიმძლავრე. ბატარეის დაბალანსება მნიშვნელოვანია არა მხოლოდ მუშაობის გასაუმჯობესებლად, არამედ...ბატარეების სიცოცხლის ციკლი, ის ასევე ზრდის უსაფრთხოების ფაქტორს LiFePo4 აკუმულატორის ბლოკზე. ეს არის ერთ-ერთი ახალი ტექნოლოგია აკუმულატორის უსაფრთხოების გასაუმჯობესებლად და მისი ვადის გახანგრძლივებისთვის. რადგან ახალი აკუმულატორის დაბალანსების ტექნოლოგია აკონტროლებს ცალკეული LiFePo4 უჯრედებისთვის საჭირო დაბალანსების რაოდენობას, ის ახანგრძლივებს LiFePo4 აკუმულატორის ვადის გასვლას და აუმჯობესებს ბატარეის საერთო უსაფრთხოებას.