Kā šūnu balansēšana pagarina LifePo4 akumulatora darbības laiku?

Kad ierīcēm ir nepieciešams ilgmūžīgs, augstas veiktspējasLifePo4 akumulators, viņiem ir jāsabalansē katra šūna. Kāpēc LifePo4 akumulatora blokam ir nepieciešams akumulatora balansēšana? LifePo4 akumulatori ir pakļauti daudzām īpašībām, piemēram, pārspriegumam, nepietiekamam spriegumam, pārlādēšanas un izlādes strāvai, termiskai noplūdei un akumulatora sprieguma nelīdzsvarotībai. Viens no svarīgākajiem faktoriem ir šūnu nelīdzsvarotība, kas laika gaitā maina katras pakotnes šūnas spriegumu, tādējādi strauji samazinot akumulatora jaudu. Ja LifePo4 akumulators ir paredzēts vairāku šūnu izmantošanai sērijveidā, ir svarīgi izstrādāt elektriskos raksturlielumus, lai konsekventi līdzsvarotu elementu spriegumus. Tas ir paredzēts ne tikai akumulatora veiktspējai, bet arī dzīves cikla optimizēšanai. Nepieciešamība pēc doktrīnas ir tāda, ka akumulatora balansēšana notiek pirms un pēc akumulatora uzbūvēšanas, un tā ir jāveic visā akumulatora dzīves ciklā, lai saglabātu optimālu akumulatora veiktspēju! Akumulatora balansēšanas izmantošana ļauj projektēt akumulatorus ar lielāku jaudu lietojumprogrammām, jo ​​balansēšana ļauj akumulatoram sasniegt augstāku uzlādes stāvokli (SOC). Varat iedomāties, ka daudzas LifePo4 Cell vienības tiek savienotas sērijveidā, it kā jūs vilktu ragavas ar daudziem ragavu suņiem. Ragavas var vilkt ar maksimālu efektivitāti tikai tad, ja visi kamanu suņi skrien ar vienādu ātrumu. Ar četriem kamanu suņiem, ja viens kamanu suns skrien lēni, tad arī pārējiem trim kamanu suņiem ir jāsamazina ātrums, tādējādi samazinot efektivitāti, un, ja viens kamanu suns skrien ātrāk, tas beigs vilks pārējo trīs kamanu suņu slodzi un sāpinot sevi. Tāpēc, ja virknē ir savienotas vairākas LifePo4 šūnas, visu elementu sprieguma vērtībām jābūt vienādām, lai iegūtu efektīvāku LifePo4 akumulatoru. Nominālā LifePo4 akumulatora jauda ir tikai aptuveni 3,2 V, bet iekšāmājas enerģijas uzglabāšanas sistēmas, pārnēsājamiem barošanas avotiem, rūpnieciskiem, telekomunikāciju, elektriskajiem transportlīdzekļiem un mikrotīkla lietojumiem, mums ir nepieciešams daudz lielāks par nominālo spriegumu. Pēdējos gados uzlādējamām LifePo4 baterijām ir bijusi izšķiroša nozīme barošanas akumulatoros un enerģijas uzglabāšanas sistēmās, pateicoties to vieglajam svaram, augstajam enerģijas blīvumam, ilgam kalpošanas laikam, lielai kapacitātei, ātrai uzlādei, zemam pašizlādes līmenim un videi draudzīgumam. Šūnu balansēšana nodrošina, ka katras LifePo4 šūnas spriegums un kapacitāte ir vienā līmenī, pretējā gadījumā tiks ievērojami samazināts LiFePo4 akumulatora darbības diapazons un kalpošanas laiks, kā arī pasliktināsies akumulatora veiktspēja! Tāpēc LifePo4 šūnu līdzsvars ir viens no svarīgākajiem faktoriem, kas nosaka akumulatora kvalitāti. Darbības laikā radīsies neliela sprieguma sprauga, taču mēs varam to noturēt pieņemamā diapazonā, izmantojot šūnu balansēšanu. Balansēšanas laikā lielākas jaudas šūnas iziet pilnu uzlādes/izlādes ciklu. Bez šūnu līdzsvarošanas šūna ar lēnāko kapacitāti ir vājais punkts. Šūnu balansēšana ir viena no BMS pamatfunkcijām, kā arī temperatūras uzraudzība, uzlāde un citas funkcijas, kas palīdz maksimāli palielināt iepakojuma kalpošanas laiku. Citi akumulatora balansēšanas iemesli: LifePo4 akumulatora pcak nepilnīgs enerģijas patēriņš Absorbējot vairāk strāvas, nekā akumulators ir paredzēts, vai akumulatora īssavienojumu, visticamāk, tiks izraisīta priekšlaicīga akumulatora atteice. Kad LifePo4 akumulatora bloks izlādējas, vājākās šūnas izlādēsies ātrāk nekā veselās šūnas, un tās sasniegs minimālo spriegumu ātrāk nekā citas šūnas. Kad šūna sasniedz minimālo spriegumu, no slodzes tiek atvienots arī viss akumulators. Tas rada neizmantotu akumulatora enerģijas ietilpību. Šūnu degradācija Kad LifePo4 šūna ir pārlādēta pat nedaudz vairāk par tās ieteikto efektivitāti, un arī šūnas dzīves process tiek samazināts. Piemēram, neliels uzlādes sprieguma palielinājums no 3,2 V līdz 3,25 V akumulatoru sabojās ātrāk par 30%. Tātad, ja šūnu balansēšana nav precīza, arī neliela pārlādēšana samazinās akumulatora darbības laiku. Nepilnīga šūnu komplekta uzlāde LifePo4 baterijas tiek iekasētas ar nepārtrauktu strāvu no 0,5 līdz 1,0 likmēm. LifePo4 akumulatora spriegums palielinās, jo uzlādes ieņēmumi nonāk līdz galam, kad tas ir pilnībā iekasēts, pēc tam tas samazinās. Padomājiet par trim šūnām ar attiecīgi 85 Ah, 86 Ah un 87 Ah un 100 procentiem SoC, un pēc tam visas šūnas tiek atbrīvotas, un arī to SoC samazinās. Jūs varat ātri uzzināt, ka 1. šūna ir pirmā, kurai pietrūkst enerģijas, ņemot vērā, ka tai ir viszemākā jauda. Kad elementu komplektiem tiek pieslēgta jauda, ​​kā arī tas pats esošais plūst caur elementiem, 1. šūna atkal uzkaras visā uzlādes laikā un var tikt uzskatīta par pilnībā uzlādētu, jo dažādas pārējās divas šūnas ir pilnībā uzlādētas. Tas nozīmē, ka šūnām 1 ir samazināta kulonometriskā efektivitāte (CE) šūnas pašsasilšanas dēļ, kas izraisa šūnu nevienlīdzību. Termiskā bēgšana Briesmīgākais punkts, kas var notikt, ir termiskā bēgšana. Kā mēs saprotamlitija šūnasir ļoti jutīgi pret pārlādēšanu, kā arī pārmērīgu izlādi. 4 elementu iepakojumā, ja viena elementa spriegums ir 3,5 V, bet dažādas citas ir 3,2 V, uzlāde noteikti iekasēs rēķinu par visām šūnām kopā, jo tās ir virknē, kā arī par 3,5 V elementu spriegumu, kas pārsniedz ieteikto, jo dažādi citiem akumulatoriem joprojām ir nepieciešama uzlāde.Tas noved pie termiskā aizbēgšanas, kad iekšējā siltuma ražošanas cena pārsniedz ātrumu, ar kādu var izdalīties siltais akumulators.Tā rezultātā LifePo4 akumulatora bloks kļūst termiski nekontrolēts. Kas izraisa šūnu disbalansu akumulatoru komplektos? Tagad mēs saprotam, kāpēc ir svarīgi akumulatorā saglabāt visu elementu līdzsvaru. Tomēr, lai pareizi risinātu problēmu, mums vajadzētu zināt, kāpēc šūnas iegūst nelīdzsvarotu stāvokli. Kā minēts iepriekš, kad akumulatoru komplekts tiek izveidots, ievietojot šūnas virknē, tiek nodrošināts, ka visas šūnas paliek vienādos sprieguma līmeņos. Tātad jaunam akumulatora blokam vienmēr būs faktiski līdzsvaroti elementi. Tomēr, kad iepakojums tiek nodots ekspluatācijā, šūnas iziet no līdzsvara atbilstošo faktoru dēļ. SOC neatbilstība Šūnas SOC mērīšana ir sarežģīta; tāpēc ir ļoti sarežģīti noteikt konkrētu akumulatora elementu SOC. Optimālai šūnu harmonizēšanas metodei ir jāatbilst viena un tā paša SOC šūnām, nevis tieši tādiem pašiem sprieguma (OCV) grādiem. Bet tā kā gandrīz nav iespējams, ka, veidojot iepakojumu, šūnas tiek saskaņotas tikai pēc sprieguma izteiksmēm, SOC variants noteiktā laikā var izraisīt OCV izmaiņas. Iekšējās pretestības variants Ir ārkārtīgi grūti atrast vienādas iekšējās pretestības (IR) šūnas, un, akumulatoram novecojot, šūnas IR papildus tiek mainīts, kā arī akumulatora blokā ne visām šūnām būs vienāds IR. Kā mēs saprotam, IR palielina šūnas iekšējo neuzņēmību, kas nosaka strāvas straumēšanu caur šūnu. Tā kā IS tiek mainīts, strāva caur elementu un arī tās spriegums atšķiras. Temperatūras līmenis Šūnas norēķinu un atbrīvošanas iespējas ir atkarīgas arī no apkārtējās temperatūras. Ievērojamā bateriju komplektā, piemēram, EV vai saules bateriju blokos, elementi ir sadalīti atkritumu zonā, un pašā komplektā var būt temperatūras atšķirības, radot vienu elementu, kas uzlādējas vai izlādējas ātrāk nekā pārējās baterijas, izraisot nevienlīdzību. No iepriekšminētajiem faktoriem ir skaidrs, ka mēs nevaram novērst šūnu nelīdzsvarotību procedūras laikā. Tātad vienīgais līdzeklis ir izmantot ārējo sistēmu, kas prasa šūnām atkal līdzsvarot pēc nelīdzsvarotības. Šo sistēmu sauc par akumulatoru balansēšanas sistēmu. Kā sasniegt LiFePo4 akumulatora bloka līdzsvaru? Akumulatora pārvaldības sistēma (BMS) Parasti LiFePo4 akumulatoru komplekts pats par sevi nevar panākt akumulatora balansēšanu, to var panākt arakumulatoru vadības sistēma(BMS). Akumulatora ražotājs šajā BMS panelī integrēs akumulatora balansēšanas funkciju un citas aizsardzības funkcijas, piemēram, lādēšanas aizsardzību pret pārspriegumu, SOC indikatoru, pārmērīgas temperatūras trauksmi/aizsardzību utt. Li-ion akumulatora lādētājs ar balansēšanas funkciju Lādētājs, kas pazīstams arī kā “līdzsvara akumulatora lādētājs”, integrē līdzsvara funkciju, lai atbalstītu dažādas baterijas ar atšķirīgu virkņu skaitu (piemēram, 1–6S). Pat ja jūsu akumulatoram nav BMS plates, varat uzlādēt litija jonu akumulatoru ar šo akumulatora lādētāju, lai panāktu līdzsvaru. Balansēšanas padome Izmantojot līdzsvarotu akumulatora lādētāju, lādētājs un akumulators ir arī jāpievieno balansēšanas panelim, izvēloties konkrētu kontaktligzdu no balansēšanas paneļa. Aizsardzības ķēdes modulis (PCM) PCM plate ir elektroniska plate, kas ir savienota ar LiFePo4 akumulatora bloku, un tās galvenā funkcija ir aizsargāt akumulatoru un lietotāju no nepareizas darbības. Lai nodrošinātu drošu lietošanu, LiFePo4 akumulatoram jādarbojas ar ļoti stingriem sprieguma parametriem. Atkarībā no akumulatora ražotāja un ķīmijas šis sprieguma parametrs svārstās no 3,2 V uz vienu elementu izlādētiem akumulatoriem un 3,65 V uz vienu elementu uzlādējamām baterijām. PCM plate uzrauga šos sprieguma parametrus un atvieno akumulatoru no slodzes vai lādētāja, ja tie tiek pārsniegti. Ja ir viens LiFePo4 akumulators vai vairākas paralēli pievienotas LiFePo4 baterijas, tas ir viegli izdarāms, jo PCM plate uzrauga atsevišķus spriegumus. Tomēr, ja virknē ir pievienotas vairākas baterijas, PCM platei jāuzrauga katra akumulatora spriegums. Akumulatora balansēšanas veidi LiFePo4 akumulatora blokam ir izstrādāti dažādi akumulatoru balansēšanas algoritmi. Tas ir sadalīts pasīvās un aktīvās akumulatora balansēšanas metodēs, pamatojoties uz akumulatora spriegumu un SOC. Pasīvā akumulatora balansēšana Pasīvā akumulatora balansēšanas tehnika atdala lieko lādiņu no pilnībā barota LiFePo4 akumulatora, izmantojot pretestības elementus, un nodrošina visām šūnām līdzīgu uzlādi ar zemāko LiFePo4 akumulatora uzlādi. Šis paņēmiens ir uzticamāks un izmanto mazāk komponentu, tādējādi samazinot kopējās sistēmas izmaksas. Tomēr tehnoloģija samazina sistēmas efektivitāti, jo enerģija tiek izkliedēta siltuma veidā, kas rada enerģijas zudumus. Tāpēc šī tehnoloģija ir piemērota mazjaudas lietojumiem. Aktīvā akumulatora balansēšana Aktīvā uzlādes balansēšana ir risinājums problēmām, kas saistītas ar LiFePo4 akumulatoriem. Aktīvā šūnu balansēšanas tehnika izlādē uzlādi no lielākas enerģijas LiFePo4 akumulatora un pārnes to uz zemākas enerģijas LiFePo4 akumulatoru. Salīdzinot ar pasīvo šūnu balansēšanas tehnoloģiju, šī tehnika ietaupa enerģiju LiFePo4 akumulatora modulī, tādējādi paaugstinot sistēmas efektivitāti, un ir nepieciešams mazāk laika, lai līdzsvarotu LiFePo4 akumulatora bloka šūnas, tādējādi nodrošinot lielāku uzlādes strāvu. Pat tad, kad LiFePo4 akumulators atrodas miera stāvoklī, pat ideāli saskaņoti LiFePo4 akumulatori zaudē uzlādi dažādos ātrumos, jo pašizlādes ātrums mainās atkarībā no temperatūras gradienta: akumulatora temperatūras paaugstināšanās par 10°C jau divkāršo pašizlādes ātrumu. . Tomēr aktīvā lādiņa balansēšana var atjaunot šūnas līdzsvarā, pat ja tās atrodas miera stāvoklī. Tomēr šai tehnikai ir sarežģīta shēma, kas palielina sistēmas kopējās izmaksas. Tāpēc aktīvā šūnu balansēšana ir piemērota lielas jaudas lietojumiem. Ir dažādas aktīvās balansēšanas ķēžu topoloģijas, kas klasificētas atbilstoši enerģijas uzkrāšanas komponentiem, piemēram, kondensatori, induktori/transformatori un elektroniskie pārveidotāji. Kopumā aktīvā akumulatora pārvaldības sistēma samazina LiFePo4 akumulatoru komplekta kopējās izmaksas, jo tai nav nepieciešams pārmērīgs šūnu izmērs, lai kompensētu LiFePo4 akumulatoru izkliedi un nevienmērīgu novecošanos. Aktīva akumulatora pārvaldība kļūst kritiska, ja vecās šūnas tiek aizstātas ar jaunām un LiFePo4 akumulatora komplektā ir ievērojamas atšķirības. Tā kā aktīvās akumulatoru vadības sistēmas ļauj LiFePo4 akumulatoru komplektos uzstādīt šūnas ar lielām parametru variācijām, ražošanas ražība palielinās, bet garantijas un apkopes izmaksas samazinās. Tāpēc aktīvās akumulatora pārvaldības sistēmas uzlabo akumulatora veiktspēju, uzticamību un drošību, vienlaikus palīdzot samazināt izmaksas. Apkopojiet Lai samazinātu elementu sprieguma novirzes ietekmi, nelīdzsvarotība ir pienācīgi jāmazina. Jebkura balansēšanas risinājuma mērķis ir ļaut LiFePo4 akumulatoram darboties paredzētajā veiktspējas līmenī un palielināt tā pieejamo jaudu. Akumulatora balansēšana ir svarīga ne tikai veiktspējas uzlabošanai unakumulatoru dzīves cikls, tas arī papildina LiFePo4 akumulatora bloku drošības faktoru. Viena no jaunajām tehnoloģijām akumulatora drošības uzlabošanai un akumulatora darbības laika pagarināšanai. Tā kā jaunā akumulatora balansēšanas tehnoloģija izseko balansēšanas apjomu, kas nepieciešams atsevišķām LiFePo4 šūnām, tā pagarina LiFePo4 akumulatora darbības laiku un uzlabo vispārējo akumulatora drošību.