Wanneer apparaten langdurige, krachtige prestaties nodig hebbenLifePo4-batterijpakket, moeten ze elke cel in evenwicht brengen. 
Waarom het LifePo4-batterijpakket batterijbalancering nodig heeft？ LifePo4-batterijen zijn onderhevig aan vele kenmerken, zoals overspanning, onderspanning, overlaad- en ontlaadstroom, thermische runaway en onbalans in de batterijspanning. Een van de belangrijkste factoren is de celonbalans, waardoor de spanning van elke cel in het pakket in de loop van de tijd verandert, waardoor de batterijcapaciteit snel afneemt. Wanneer het LifePo4-batterijpakket is ontworpen om meerdere cellen in serie te gebruiken, is het belangrijk om de elektrische kenmerken zo te ontwerpen dat de celspanningen consistent in evenwicht zijn. Dit is niet alleen voor de prestaties van het accupakket, maar ook om de levenscyclus te optimaliseren. De behoefte aan doctrine is dat het balanceren van de batterij plaatsvindt vóór en nadat de batterij is gebouwd en dat dit gedurende de gehele levenscyclus van de batterij moet gebeuren om optimale batterijprestaties te behouden! Door het gebruik van batterijbalancering kunnen we batterijen met een hogere capaciteit ontwerpen voor toepassingen, omdat door balancering de batterij een hogere laadtoestand (SOC) kan bereiken. U kunt zich voorstellen dat u veel LifePo4 Cell-eenheden in serie aansluit, alsof u een slee met veel sledehonden trekt. De slee kan alleen met maximale efficiëntie worden getrokken als alle sledehonden met dezelfde snelheid rennen. Als bij vier sledehonden één sledehond langzaam loopt, moeten de andere drie sledehonden ook hun snelheid verlagen, waardoor de efficiëntie afneemt, en als één sledehond sneller loopt, zal hij uiteindelijk de last van de andere drie sledehonden trekken en zichzelf pijn doen. Wanneer meerdere LifePo4-cellen in serie zijn aangesloten, moeten de spanningswaarden van alle cellen daarom gelijk zijn om een efficiënter LifePo4-batterijpakket te verkrijgen. 
De nominale LifePo4-batterij heeft een vermogen van slechts ongeveer 3,2 V, maar inenergieopslagsystemen voor thuis, draagbare voedingen, industriële, telecom-, elektrische voertuig- en microgrid-toepassingen hebben we een veel hogere spanning nodig dan de nominale spanning. De afgelopen jaren hebben oplaadbare LifePo4-batterijen een cruciale rol gespeeld in energiebatterijen en energieopslagsystemen vanwege hun lichte gewicht, hoge energiedichtheid, lange levensduur, hoge capaciteit, snel opladen, lage zelfontlading en milieuvriendelijkheid. Celbalancering zorgt ervoor dat de spanning en capaciteit van elke LifePo4-cel op hetzelfde niveau zijn, anders zal het bereik en de levensduur van het LiFePo4-batterijpakket aanzienlijk worden verminderd en zullen de batterijprestaties afnemen! Daarom is de LifePo4-celbalans een van de belangrijkste factoren bij het bepalen van de kwaliteit van de batterij. Tijdens bedrijf zal er een klein spanningsverschil optreden, maar door middel van celbalancering kunnen we dit binnen een acceptabel bereik houden. Tijdens het balanceren ondergaan de cellen met een hogere capaciteit een volledige laad-/ontlaadcyclus. Zonder celbalancering is de cel met de langzaamste capaciteit een zwak punt. Celbalancering is een van de kernfuncties van het BMS, samen met temperatuurbewaking, opladen en andere functies die de levensduur van het pakket helpen maximaliseren. Andere redenen voor batterijbalancering: LifePo4-batterij zorgt voor onvolledig energieverbruik Het absorberen van meer stroom dan waarvoor de batterij is ontworpen, of het kortsluiten van de batterij, zal hoogstwaarschijnlijk voortijdige batterijstoringen veroorzaken. Wanneer een LifePo4-accu aan het ontladen is, zullen zwakkere cellen sneller ontladen dan gezonde cellen, en zullen ze sneller de minimale spanning bereiken dan andere cellen. Wanneer een cel de minimale spanning bereikt, wordt ook het gehele accupakket losgekoppeld van de belasting. Dit resulteert in een ongebruikte capaciteit aan accu-energie. Celdegradatie Wanneer een LifePo4-cel zelfs iets meer wordt opgeladen dan de voorgestelde waarde, wordt de effectiviteit en ook het levensproces van de cel verminderd. Een kleine verhoging van de laadspanning van 3,2 V naar 3,25 V zal bijvoorbeeld de accu sneller met 30% kapot maken. Dus als de celbalancering niet nauwkeurig is, zal ook een kleine overlading de levensduur van de batterij verkorten. Onvolledig opladen van een Cell Pack LifePo4-batterijen worden gefactureerd met een continue stroomsterkte tussen 0,5 en 1,0. De spanning van de LifePo4-batterij stijgt naarmate het opladen een hoogtepunt bereikt wanneer deze volledig wordt gefactureerd, waarna deze vervolgens daalt. Denk aan drie cellen met respectievelijk 85 Ah, 86 Ah en 87 Ah en 100 procent SoC, en daarna komen alle cellen vrij en neemt ook hun SoC af. Je kunt er snel achter komen dat cel 1 uiteindelijk de eerste is die zonder energie komt te zitten, aangezien deze de laagste capaciteit heeft. Wanneer er stroom op de celpakketten wordt gezet en dezelfde stroom door de cellen stroomt, blijft cel 1 tijdens het opladen hangen en kan als volledig opgeladen worden beschouwd, omdat de andere twee cellen volledig zijn opgeladen. Dit betekent dat cel 1 een verminderde coulometrische effectiviteit (CE) heeft als gevolg van de zelfopwarming van de cel, wat resulteert in celongelijkheid. Thermische wegloper Het meest vreselijke punt dat kan plaatsvinden is een thermische runaway. Zoals wij begrijpenlithium cellenzijn zeer gevoelig voor overladen en overontladen. Als in een pakket van 4 cellen één cel 3,5 V is terwijl de andere 3,2 V zijn, zal de lading zeker alle cellen samen in rekening brengen, omdat ze in serie staan, en ook zal het de 3,5 V-cel een spanning factureren die hoger is dan de aanbevolen spanning omdat de verschillende cellen andere accu's moeten nog worden opgeladen. Dit leidt tot een thermische runaway wanneer de prijs van de opwekking van innerlijke warmte de snelheid overtreft waarmee de warmte kan worden vrijgegeven. Dit zorgt ervoor dat het LifePo4-accupakket thermisch ongecontroleerd raakt. Welke triggers veroorzaken celonbalans in batterijpakketten? Nu begrijpen we waarom het essentieel is om alle cellen in een accupakket in balans te houden. Maar om het probleem op de juiste manier aan te pakken, moeten we uit de eerste hand weten waarom de cellen uit balans raken. Zoals eerder verteld wanneer een batterijpakket wordt gemaakt door de cellen in serie te plaatsen, wordt ervoor gezorgd dat alle cellen op exact hetzelfde spanningsniveau blijven. Een nieuw accupakket zal dus altijd uit gebalanceerde cellen bestaan. Maar als het pakket in gebruik wordt genomen, raken de cellen uit balans vanwege het voldoen aan factoren. SOC-discrepantie Het meten van de SOC van een cel is ingewikkeld; daarom is het erg ingewikkeld om de SOC van specifieke cellen in een batterij te meten. Een optimale celharmonisatiemethode moet overeenkomen met de cellen van dezelfde SOC in plaats van met exact dezelfde spanningsgraden (OCV). Maar omdat het bijna niet mogelijk is dat cellen bij het maken van een pakket alleen op spanningsniveau worden gematcht, kan de variant in SOC op termijn resulteren in een wijziging in de OCV. Variant binnenweerstand Het is uiterst moeilijk om cellen met dezelfde interne weerstand (IR) te vinden en naarmate de batterij ouder wordt, wordt de IR van de cel bovendien gewijzigd en daarom zullen in een batterijpakket niet alle cellen dezelfde IR hebben. Zoals we begrijpen draagt de IR bij aan de innerlijke ongevoeligheid van de cel, die de stroomsterkte door een cel bepaalt. Omdat de IR wordt gevarieerd, wordt de stroom door de cel en ook de spanning ervan verschillend. Temperatuur niveau Het facturerings- en vrijgavevermogen van de cel hangt ook af van de temperatuur eromheen. In een aanzienlijk batterijpakket, zoals in EV's of zonnepanelen, zijn de cellen verdeeld over een afvalgebied en kan er een temperatuurverschil tussen het pakket zelf zijn, waardoor één cel sneller oplaadt of ontlaadt dan de overige cellen, wat een ongelijkheid veroorzaakt. Uit bovenstaande factoren blijkt duidelijk dat we niet kunnen voorkomen dat cellen tijdens de procedure uit balans raken. De enige remedie is dus om gebruik te maken van een extern systeem dat vereist dat de cellen weer in balans komen nadat ze uit balans zijn geraakt. Dit systeem wordt het Battery Balancing System genoemd. 
Hoe kan ik de balans van het LiFePo4-batterijpakket bereiken? Batterijbeheersysteem (BMS) Over het algemeen kan het LiFePo4-batterijpakket de batterij niet op zichzelf in balans brengen. Dit kan wel worden bereikt doorbatterijbeheersysteem(BMS). De batterijfabrikant zal de batterijbalanceringsfunctie en andere beveiligingsfuncties zoals bescherming tegen overspanning, SOC-indicator, alarm/bescherming tegen te hoge temperatuur, enz. op dit BMS-bord integreren. Li-ion acculader met balanceerfunctie De lader, ook bekend als een “balansbatterijlader”, integreert een balansfunctie om verschillende batterijen met verschillende stringaantallen (bijv. 1~6S) te ondersteunen. Zelfs als uw accu geen BMS-bord heeft, kunt u met deze acculader uw Li-ion accu opladen om balans te bereiken. Evenwichtsbord Wanneer u een gebalanceerde acculader gebruikt, dient u tevens de lader en uw accu op het balanceerbord aan te sluiten door een specifiek stopcontact op het balanceerbord te selecteren. Beveiligingscircuitmodule (PCM) Het PCM-bord is een elektronisch bord dat is aangesloten op het LiFePo4-batterijpakket en heeft als belangrijkste functie het beschermen van de batterij en de gebruiker tegen storingen. Om veilig gebruik te garanderen, moet de LiFePo4-batterij onder zeer strikte spanningsparameters werken. Afhankelijk van de batterijfabrikant en de chemie varieert deze spanningsparameter tussen 3,2 V per cel voor ontladen batterijen en 3,65 V per cel voor oplaadbare batterijen. de PCM-kaart bewaakt deze spanningsparameters en koppelt de accu los van de belasting of lader als deze worden overschreden. In het geval van een enkele LiFePo4-batterij of meerdere parallel geschakelde LiFePo4-batterijen is dit eenvoudig te realiseren omdat het PCM-bord de afzonderlijke spanningen bewaakt. Wanneer er echter meerdere accu's in serie zijn aangesloten, moet de PCM-kaart de spanning van elke accu controleren. Soorten batterijbalancering Er zijn verschillende batterijbalanceringsalgoritmen ontwikkeld voor het LiFePo4-batterijpakket. Het is onderverdeeld in passieve en actieve batterijbalanceringsmethoden op basis van batterijspanning en SOC. 
Passieve batterijbalancering De passieve batterijbalanceringstechniek scheidt de overtollige lading van een volledig bekrachtigde LiFePo4-batterij door middel van weerstandselementen en geeft alle cellen een lading die vergelijkbaar is met de laagste LiFePo4-batterijlading. Deze techniek is betrouwbaarder en gebruikt minder componenten, waardoor de totale systeemkosten worden verlaagd. De technologie vermindert echter de efficiëntie van het systeem omdat energie wordt gedissipeerd in de vorm van warmte die energieverlies veroorzaakt. Daarom is deze technologie geschikt voor toepassingen met laag vermogen. 
Actieve batterijbalancering Actieve ladingbalancering is een oplossing voor de uitdagingen die gepaard gaan met LiFePo4-batterijen. De actieve celbalanceringstechniek ontlaadt de lading van de LiFePo4-batterij met hogere energie en brengt deze over naar de LiFePo4-batterij met lagere energie. Vergeleken met passieve celbalanceringstechnologie bespaart deze techniek energie in de LiFePo4-batterijmodule, waardoor de efficiëntie van het systeem wordt verhoogd, en is er minder tijd nodig om de LiFePo4-batterijcellen in evenwicht te brengen, waardoor hogere laadstromen mogelijk zijn. Zelfs wanneer de LiFePo4-accu in rust is, verliezen zelfs perfect op elkaar afgestemde LiFePo4-accu's hun lading in verschillende snelheden, omdat de snelheid van zelfontlading varieert afhankelijk van de temperatuurgradiënt: een stijging van de batterijtemperatuur met 10 °C verdubbelt al de snelheid van zelfontlading . Actieve ladingsbalancering kan cellen echter weer in evenwicht brengen, zelfs als ze in rust zijn. Deze techniek heeft echter complexe schakelingen, waardoor de totale systeemkosten stijgen. Daarom is actieve celbalancering geschikt voor toepassingen met hoog vermogen. Er zijn verschillende actieve balanceringscircuittopologieën geclassificeerd op basis van energieopslagcomponenten, zoals condensatoren, inductoren/transformatoren en elektronische omzetters. Over het geheel genomen verlaagt het actieve batterijbeheersysteem de totale kosten van het LiFePo4-batterijpakket, omdat er geen overmaat aan cellen nodig is om spreiding en ongelijkmatige veroudering tussen de LiFePo4-batterijen te compenseren. Actief batterijbeheer wordt van cruciaal belang wanneer oude cellen worden vervangen door nieuwe cellen en er aanzienlijke variatie is binnen het LiFePo4-batterijpakket. Omdat actieve batterijbeheersystemen het mogelijk maken om cellen met grote parametervariaties in LiFePo4-batterijpakketten te installeren, nemen de productieopbrengsten toe terwijl de garantie- en onderhoudskosten afnemen. Actieve batterijbeheersystemen komen daarom de prestaties, betrouwbaarheid en veiligheid van het batterijpakket ten goede en helpen tegelijkertijd de kosten te verlagen. Samenvatten Om de effecten van celspanningsdrift te minimaliseren, moeten onevenwichtigheden op de juiste manier worden gemodereerd. Het doel van elke balanceringsoplossing is om het LiFePo4-batterijpakket op het beoogde prestatieniveau te laten werken en de beschikbare capaciteit uit te breiden. Batterijbalancering is niet alleen belangrijk voor het verbeteren van de prestaties enlevenscyclus van batterijenvoegt het ook een veiligheidsfactor toe aan het LiFePo4battery-pakket. Een van de opkomende technologieën om de veiligheid van de batterij te verbeteren en de levensduur van de batterij te verlengen. Omdat de nieuwe batterijbalanceringstechnologie de hoeveelheid balancering bijhoudt die nodig is voor individuele LiFePo4-cellen, verlengt dit de levensduur van het LiFePo4-batterijpakket en verbetert het de algehele veiligheid van de batterij.
Posttijd: 08 mei 2024