Når enheter trenger en langvarig, høy ytelseLifePo4 batteripakke, må de balansere hver celle. 
Hvorfor LifePo4 batteripakke trenger batteribalansering? LifePo4-batterier er utsatt for mange egenskaper som overspenning, underspenning, over- og utladningsstrøm, termisk løping og batterispenningsubalanse. En av de viktigste faktorene er celleubalanse, som endrer spenningen til hver celle i pakken over tid, og dermed raskt redusere batterikapasiteten. Når LifePo4-batteripakken er designet for å bruke flere celler i serie, er det viktig å designe de elektriske egenskapene for å konsekvent balansere cellespenningene. Dette er ikke bare for ytelsen til batteripakken, men også for å optimere livssyklusen. Behovet for doktrine er at batteribalansering skjer før og etter at batteriet er bygget og må gjøres gjennom hele batteriets livssyklus for å opprettholde optimal batteriytelse! Bruken av batteribalansering lar oss designe batterier med høyere kapasitet for applikasjoner fordi balansering lar batteriet oppnå en høyere ladetilstand (SOC). Du kan tenke deg å koble mange LifePo4 Cell-enheter i serie som om du dro en slede med mange sledehunder. Sleden kan kun trekkes med maksimal effektivitet hvis alle sledehundene kjører i samme hastighet. Med fire sledehunder, hvis en sledehund løper sakte, så må de tre andre sledehundene også redusere hastigheten, og dermed redusere effektiviteten, og hvis en sledehund løper fortere, vil den ende opp med å trekke lasset til de tre andre sledehundene og skade seg selv. Derfor, når flere LifePo4-celler er koblet i serie, bør spenningsverdiene til alle cellene være like for å oppnå en mer effektiv LifePo4-batteripakke. 
Det nominelle LifePo4-batteriet er vurdert til bare omtrent 3,2V, men ienergilagringssystemer i hjemmet, bærbare strømforsyninger, industri-, telekom-, elektriske kjøretøy- og mikronettapplikasjoner, trenger vi mye høyere enn den nominelle spenningen. De siste årene har oppladbare LifePo4-batterier spilt en kritisk rolle i strømbatterier og energilagringssystemer på grunn av deres lave vekt, høye energitetthet, lange levetid, høye kapasitet, hurtiglading, lave selvutladingsnivåer og miljøvennlighet. Cellebalansering sikrer at spenningen og kapasiteten til hver LifePo4-celle er på samme nivå, ellers vil rekkevidden og levetiden til LiFePo4-batteripakken bli kraftig redusert, og batteriytelsen vil bli dårligere! Derfor er LifePo4 cellebalanse en av de viktigste faktorene for å bestemme kvaliteten på batteriet. Under drift vil det oppstå et lite spenningsgap, men vi kan holde det innenfor et akseptabelt område ved hjelp av cellebalansering. Under balansering gjennomgår cellene med høyere kapasitet en full lade-/utladingssyklus. Uten cellebalansering er cellen med den tregeste kapasiteten et svakt punkt. Cellebalansering er en av kjernefunksjonene til BMS, sammen med temperaturovervåking, lading og andre funksjoner som bidrar til å maksimere pakkens levetid. Andre grunner til batteribalansering: LifePo4 batteri pcak ufullstendig energibruk Absorbering av mer strøm enn batteriet er laget for eller kortslutning av batteriet vil mest sannsynlig forårsake for tidlig batterisvikt. Når en LifePo4-batteripakke lades ut, vil svakere celler lades ut raskere enn friske celler, og de vil nå minimumsspenning raskere enn andre celler. Når en celle når minimumsspenning, kobles også hele batteripakken fra belastningen. Dette resulterer i en ubrukt kapasitet på batteripakkens energi. Celledegradering Når en LifePo4-celle er overladet, til og med litt over den foreslåtte verdien, reduseres effektiviteten og livsprosessen til cellen. Som et eksempel vil en mindre økning i ladespenningen fra 3,2V til 3,25V bryte ned batteriet raskere med 30 %. Så hvis cellebalanseringen ikke er nøyaktig, vil også mindre overlading redusere batterilevetiden. Ufullstendig lading av en cellepakke LifePo4-batterier faktureres med en kontinuerlig strøm på mellom 0,5 og også 1,0 priser. LifePo4-batterispenningen stiger etter hvert som ladingen fortsetter å komme til topps når den er fullstendig fakturert etter at den faller. Tenk på tre celler med henholdsvis 85 Ah, 86 Ah og 87 Ah og 100 prosent SoC, og alle cellene frigjøres etter det, og SoC reduseres også. Du kan raskt finne ut at celle 1 ender opp med å være den første som går tom for energi gitt at den har den laveste kapasiteten. Når strøm er satt på cellepakkene, så vel som den samme eksisterende strømmer gjennom cellene, henger celle 1 igjen under ladingen og kan tas i betraktning fulladet ettersom de to andre cellene er fullstendig ladet. Dette betyr at celle 1 har en redusert Coulometric Effectiveness (CE) på grunn av cellens selvoppvarming som resulterer i celleulikhet. Thermal Runaway Det mest forferdelige punktet som kan finne sted er termisk løping. Som vi forstårlitiumcellerer svært følsomme for overlading så vel som overutlading. I en pakke med 4 celler, hvis en celle er 3,5 V mens de forskjellige andre er 3,2 V, vil ladningen helt sikkert fakturere alle cellene sammen fordi de er i serie, og den vil også fakturere 3,5 V-cellen til høyere spenning enn anbefalt fordi de forskjellige andre batterier må fortsatt lades. Dette fører til termisk løping når prisen på indre varmegenerering overstiger hastigheten den varme kan frigjøres med. Dette fører til at LifePo4-batteripakken blir termisk ukontrollert. Hva utløser cellubalansering i batteripakker? Nå forstår vi hvorfor det er viktig å holde alle cellene balansert i en batteripakke. Men for å løse problemet på riktig måte bør vi vite hvorfor cellene blir ubalanserte fra første hånd. Som tidligere fortalt når en batteripakke lages ved å plassere cellene i serie, er det sikret at alle cellene forblir i de samme spenningsnivåene. Så en fersk batteripakke vil alltid ha faktisk balanserte celler. Likevel når pakken tas i bruk, kommer cellene ut av balanse på grunn av samsvar med faktorer. SOC-avvik Å måle SOC til en celle er komplisert; derfor er det veldig komplisert å måle SOC til spesifikke celler i et batteri. En optimal celleharmoniseringsmetode bør matche cellene til samme SOC i stedet for nøyaktig samme spennings (OCV) grader. Men siden det nesten ikke er mulig at celler matches kun på spenningsvilkår når man lager en pakke, kan varianten i SOC resultere i en modifikasjon i OCV etter hvert. Innvendig motstandsvariant Det er ekstremt vanskelig å finne celler med samme indre motstand (IR), og ettersom batteriet eldes, vil IR-en til cellen i tillegg endres, og derfor vil ikke alle celler i en batteripakke ha samme IR. Som vi forstår, øker IR den indre ufølsomheten til cellen som bestemmer strømmen som strømmer gjennom en celle. Fordi IR varieres, blir strømmen via cellen og spenningen også annerledes. Temperaturnivå Fakturerings- og frigjøringsevnen til cellen avhenger også av temperaturen rundt den. I en betydelig batteripakke som i elbiler eller solcellepaneler, er cellene fordelt over et avfallsområde, og det kan være en temperaturforskjell mellom selve pakken og skaper en celle som lades eller lades ut raskere enn de gjenværende cellene, noe som forårsaker ulikhet. Fra de ovennevnte faktorene er det klart at vi ikke kan forhindre at celler kommer i ubalanse gjennom prosedyren. Så den eneste løsningen er å bruke et utvendig system som krever at cellene blir balansert igjen etter at de er blitt ubalanserte. Dette systemet kalles Battery Balancing System. 
Hvordan oppnå LiFePo4 batteripakkebalanse? Batteristyringssystem (BMS) Generelt kan ikke LiFePo4-batteripakken oppnå batteribalansering av seg selv, den kan oppnås vedbatteristyringssystem(BMS). Batteriprodusenten vil integrere batteribalanseringsfunksjonen og andre beskyttelsesfunksjoner som lading over spenningsbeskyttelse, SOC-indikator, overtemperaturalarm/beskyttelse osv. på dette BMS-kortet. Li-ion batterilader med balansefunksjon Også kjent som en "balansebatterilader", integrerer laderen en balansefunksjon for å støtte forskjellige batterier med forskjellige strengteller (f.eks. 1~6S). Selv om batteriet ditt ikke har et BMS-kort, kan du lade Li-ion-batteriet med denne batteriladeren for å oppnå balansering. Balansebrett Når du bruker en balansert batterilader, må du også koble laderen og batteriet til balansebrettet ved å velge en bestemt kontakt fra balansebrettet. Protection Circuit Module (PCM) PCM-kortet er et elektronisk kort som er koblet til LiFePo4-batteripakken og dens hovedfunksjon er å beskytte batteriet og brukeren mot funksjonsfeil. For å sikre sikker bruk må LiFePo4-batteriet fungere under svært strenge spenningsparametere. Avhengig av batteriprodusent og kjemi varierer denne spenningsparameteren mellom 3,2 V per celle for utladede batterier og 3,65 V per celle for oppladbare batterier. PCM-kortet overvåker disse spenningsparametrene og kobler batteriet fra lasten eller laderen hvis de overskrides. I tilfelle av et enkelt LiFePo4-batteri eller flere LiFePo4-batterier koblet parallelt, oppnås dette enkelt fordi PCM-kortet overvåker de individuelle spenningene. Men når flere batterier er koblet i serie, må PCM-kortet overvåke spenningen til hvert batteri. Typer batteribalansering Ulike batteribalanseringsalgoritmer er utviklet for LiFePo4-batteripakken. Den er delt inn i passive og aktive batteribalanseringsmetoder basert på batterispenning og SOC. 
Passiv batteribalansering Den passive batteribalanseringsteknikken skiller overskuddsladingen fra et fullt energisert LiFePo4-batteri gjennom resistive elementer og gir alle celler en lignende ladning som den laveste LiFePo4-batteriladingen. Denne teknikken er mer pålitelig og bruker færre komponenter, og reduserer dermed de totale systemkostnadene. Teknologien reduserer imidlertid effektiviteten til systemet ettersom energi spres i form av varme som genererer energitap. Derfor er denne teknologien egnet for laveffektapplikasjoner. 
Aktiv batteribalansering Aktiv ladebalansering er en løsning på utfordringene knyttet til LiFePo4-batterier. Den aktive cellebalanseringsteknikken lader ut ladningen fra LiFePo4-batteriet med høyere energi og overfører det til LiFePo4-batteriet med lavere energi. Sammenlignet med passiv cellebalanseringsteknologi sparer denne teknikken energi i LiFePo4-batterimodulen, og øker dermed effektiviteten til systemet, og krever mindre tid å balansere mellom LiFePo4-batteripakkeceller, noe som gir høyere ladestrømmer. Selv når LiFePo4-batteripakken er i ro, mister selv perfekt tilpassede LiFePo4-batterier lading med forskjellige hastigheter fordi selvutladingshastigheten varierer avhengig av temperaturgradienten: en økning på 10°C i batteritemperatur dobler allerede selvutladingshastigheten . Aktiv ladningsbalansering kan imidlertid gjenopprette cellene til likevekt, selv om de er i ro. Imidlertid har denne teknikken komplekse kretser, noe som øker de totale systemkostnadene. Derfor er aktiv cellebalansering egnet for høyeffektapplikasjoner. Det finnes ulike aktive balanseringskretstopologier klassifisert i henhold til energilagringskomponenter, for eksempel kondensatorer, induktorer/transformatorer og elektroniske omformere. Totalt sett reduserer det aktive batteristyringssystemet de totale kostnadene for LiFePo4-batteripakken fordi det ikke krever overdimensjonering av cellene for å kompensere for spredning og ujevn aldring blant LiFePo4-batteriene. Aktiv batteristyring blir kritisk når gamle celler erstattes med nye celler og det er betydelig variasjon i LiFePo4-batteripakken. Siden aktive batteristyringssystemer gjør det mulig å installere celler med store parametervariasjoner i LiFePo4-batteripakker, øker produksjonsutbyttet mens garanti- og vedlikeholdskostnadene reduseres. Derfor er aktive batteristyringssystemer fordelaktig for ytelsen, påliteligheten og sikkerheten til batteripakken, samtidig som de bidrar til å redusere kostnadene. Oppsummer For å minimere effekten av cellespenningsdrift, må ubalanser modereres ordentlig. Målet med enhver balanseringsløsning er å la LiFePo4-batteripakken fungere på det tiltenkte ytelsesnivået og utvide den tilgjengelige kapasiteten. Batteribalansering er ikke bare viktig for å forbedre ytelsen oglivssyklus til batterier, legger den også til en sikkerhetsfaktor til LiFePo4-batteripakken. En av de nye teknologiene for å forbedre batterisikkerheten og forlenge batterilevetiden. Ettersom den nye batteribalanseringsteknologien sporer mengden balansering som kreves for individuelle LiFePo4-celler, forlenger den levetiden til LiFePo4-batteripakken og forbedrer den generelle batterisikkerheten.
Innleggstid: mai-08-2024