Când dispozitivele au nevoie de o durată lungă, de înaltă performanțăPachet de baterii LifePo4, au nevoie să echilibreze fiecare celulă. 
De ce acumulatorul LifePo4 are nevoie de echilibrarea bateriei? Bateriile LifePo4 sunt supuse multor caracteristici, cum ar fi supratensiune, subtensiune, supraîncărcare și curent de descărcare, eliberarea termică și dezechilibrul tensiunii bateriei. Unul dintre cei mai importanți factori este dezechilibrul celulei, care modifică în timp tensiunea fiecărei celule din pachet, reducând astfel rapid capacitatea bateriei. Atunci când acumulatorul LifePo4 este proiectat să utilizeze mai multe celule în serie, este important să proiectați caracteristicile electrice pentru a echilibra constant tensiunile celulei. Acest lucru este nu numai pentru performanța acumulatorului, ci și pentru optimizarea ciclului de viață. Necesitatea doctrinei este că echilibrarea bateriei are loc înainte și după construirea bateriei și trebuie făcută pe tot parcursul ciclului de viață al bateriei pentru a menține performanța optimă a bateriei! Utilizarea echilibrării bateriei ne permite să proiectăm baterii cu capacitate mai mare pentru aplicații, deoarece echilibrarea permite bateriei să atingă o stare de încărcare mai mare (SOC). Vă puteți imagina conectarea multor unități LifePo4 Cell în serie ca și cum ați trage o sanie cu mulți câini de sanie. Sania poate fi trasă cu eficiență maximă numai dacă toți câinii de sanie aleargă cu aceeași viteză. Cu patru câini de sanie, dacă un câine de sanie aleargă încet, atunci și ceilalți trei câini de sanie trebuie să își reducă viteza, reducând astfel eficiența, iar dacă un câine de sanie aleargă mai repede, va ajunge să tragă încărcătura celorlalți trei câini de sanie și ranindu-se pe sine. Prin urmare, atunci când mai multe celule LifePo4 sunt conectate în serie, valorile tensiunii tuturor celulelor ar trebui să fie egale pentru a obține un pachet de baterii LifePo4 mai eficient. 
Bateria nominală LifePo4 este evaluată la doar aproximativ 3,2 V, dar însisteme de stocare a energiei la domiciliu, surse de alimentare portabile, aplicații industriale, telecomunicații, vehicule electrice și microrețea, avem nevoie de mult mai mare decât tensiunea nominală. În ultimii ani, bateriile reîncărcabile LifePo4 au jucat un rol critic în bateriile de putere și sistemele de stocare a energiei datorită greutății lor ușoare, densității mari de energie, duratei de viață lungi, capacității mari, încărcării rapide, nivelurilor scăzute de auto-descărcare și ecologice. Echilibrarea celulelor asigură că tensiunea și capacitatea fiecărei celule LifePo4 sunt la același nivel, în caz contrar, intervalul și durata de viață a acumulatorului LiFePo4 vor fi mult reduse, iar performanța bateriei va fi degradată! Prin urmare, echilibrul celulelor LifePo4 este unul dintre cei mai importanți factori în determinarea calității bateriei. În timpul funcționării, va apărea un mic decalaj de tensiune, dar îl putem menține într-un interval acceptabil prin echilibrarea celulelor. În timpul echilibrării, celulele cu capacitate mai mare sunt supuse unui ciclu complet de încărcare/descărcare. Fără echilibrarea celulelor, celula cu cea mai lentă capacitate este un punct slab. Echilibrarea celulelor este una dintre funcțiile de bază ale BMS, împreună cu monitorizarea temperaturii, încărcarea și alte funcții care ajută la maximizarea duratei de viață a pachetului. Alte motive pentru echilibrarea bateriei: Baterie LifePo4 pcak consum incomplet de energie Absorbția unui curent mai mare decât pentru care este proiectată bateria sau scurtcircuitarea bateriei este cel mai probabil să provoace o defecțiune prematură a bateriei. Când un acumulator LifePo4 se descarcă, celulele mai slabe se vor descărca mai repede decât celulele sănătoase și vor atinge tensiunea minimă mai repede decât alte celule. Când o celulă atinge tensiunea minimă, întregul pachet de baterii este, de asemenea, deconectat de la sarcină. Acest lucru are ca rezultat o capacitate neutilizată a energiei acumulatorului. Degradarea celulelor Când o celulă LifePo4 este supraîncărcată chiar și puțin peste valoarea sugerată, eficacitatea și, de asemenea, procesul de viață al celulei se reduce. De exemplu, o creștere minoră a tensiunii de încărcare de la 3,2 V la 3,25 V va defecta bateria mai repede cu 30%. Deci, dacă echilibrarea celulelor nu este precisă, de asemenea, supraîncărcarea minoră va reduce durata de viață a bateriei. Încărcarea incompletă a unui pachet de celule Bateriile LifePo4 sunt facturate la un curent continuu cuprins între 0,5 și 1,0. Tensiunea bateriei LifePo4 crește pe măsură ce încărcarea ajunge la un nivel maxim atunci când este complet facturată, după ce aceasta scade. Gândiți-vă la trei celule cu 85 Ah, 86 Ah și, respectiv, 87 Ah și 100% SoC, iar toate celulele sunt apoi eliberate și, de asemenea, SoC lor scade. Puteți afla rapid că celula 1 ajunge să fie prima care rămâne fără energie, având în vedere că are cea mai scăzută capacitate. Când se pune energie pe pachetele de celule, precum și aceeași cantitate existentă care curge prin celule, încă o dată, celula 1 se blochează pe parcursul încărcării și ar putea fi luată în considerare complet încărcată, deoarece celelalte două celule sunt complet încărcate. Aceasta înseamnă că celulele 1 au o eficiență coulometrică (CE) redusă din cauza auto-încălzirii celulei care are ca rezultat inegalitatea celulară. Fuga termică Cel mai îngrozitor punct care poate avea loc este fuga termică. După cum înțelegemcelule cu litiusunt foarte sensibili la supraîncărcare, precum și la supradescărcare. Într-un pachet de 4 celule, dacă o celulă este de 3,5 V în timp ce celelalte sunt de 3,2 V, taxa va factura cu siguranță toate celulele împreună, deoarece acestea sunt în serie și, de asemenea, va factura celula de 3,5 V la o tensiune mai mare decât cea recomandată, deoarece alte baterii mai trebuie încărcate. Acest lucru duce la evadarea termică atunci când prețul generării de căldură interioară depășește rata la care poate fi eliberată căldura. Acest lucru face ca acumulatorul LifePo4 să devină necontrolat termic. Ce declanșează dezechilibrarea celulelor în pachetele de baterii? Acum înțelegem de ce păstrarea tuturor celulelor echilibrate într-un pachet de baterii este esențială. Cu toate acestea, pentru a aborda problema în mod corespunzător, ar trebui să știm de ce celulele obțin dezechilibrul de prima mână. După cum sa spus mai devreme, atunci când un pachet de baterii este creat prin plasarea celulelor în serie, se asigură că toate celulele rămân la aceleași niveluri de tensiune. Deci, un pachet de baterii proaspăt va avea întotdeauna celule echilibrate. Cu toate acestea, pe măsură ce pachetul este pus în funcțiune, celulele se dezechilibrează din cauza respectării factorilor. Discrepanța SOC Măsurarea SOC al unei celule este complicată; prin urmare, este foarte complicat să măsurați SOC-ul anumitor celule dintr-o baterie. O metodă optimă de armonizare a celulelor ar trebui să se potrivească cu celulele aceluiași SOC în loc de exact aceleași grade de tensiune (OCV). Dar, deoarece este aproape imposibil ca celulele să fie potrivite numai în funcție de tensiune atunci când se realizează un pachet, varianta din SOC poate duce la o modificare a OCV în timp util. Varianta de rezistenta interioara Este extrem de dificil să găsești celule cu aceeași rezistență internă (IR) și, odată cu îmbătrânirea bateriei, IR-ul celulei se mai modifică și, prin urmare, într-un pachet de baterii nu toate celulele vor avea același IR. După cum înțelegem, IR se adaugă la insensibilitatea interioară a celulei care determină fluxul de curent printr-o celulă. Deoarece IR-ul este variat, curentul prin intermediul celulei și, de asemenea, tensiunea sa devine diferită. Nivelul temperaturii Capacitatea de facturare și eliberare a celulei depinde, de asemenea, de temperatura din jurul acesteia. Într-un pachet de baterii semnificativ, cum ar fi în EV-uri sau rețele solare, celulele sunt distribuite pe o zonă reziduală și poate exista o diferență de temperatură între pachetul în sine, creând o celulă care să se încarce sau să se descarce mai repede decât celulele rămase, provocând o inegalitate. Din factorii de mai sus, este clar că nu putem preveni dezechilibrarea celulelor pe parcursul procedurii. Deci, singurul remediu este să folosiți un sistem exterior care necesită ca celulele să se echilibreze din nou după ce se dezechilibrează. Acest sistem se numește Sistem de echilibrare a bateriei. 
Cum se obține echilibrul acumulatorului LiFePo4? Sistem de management al bateriei (BMS) În general, acumulatorul LiFePo4 nu poate realiza echilibrarea bateriei de la sine, poate fi realizat prinsistem de management al bateriei(BMS). Producătorul bateriei va integra funcția de echilibrare a bateriei și alte funcții de protecție, cum ar fi protecția la supratensiune de încărcare, indicatorul SOC, alarma/protecția la supratemperatura etc. pe această placă BMS. Incarcator baterie Li-ion cu functie de echilibrare Cunoscut și sub denumirea de „încărcător de baterie de echilibru”, încărcătorul integrează o funcție de echilibrare pentru a suporta diferite baterii cu un număr diferit de șiruri (de exemplu, 1~6S). Chiar dacă bateria dumneavoastră nu are o placă BMS, vă puteți încărca bateria Li-ion cu acest încărcător pentru a obține echilibrarea. Placa de echilibrare Când utilizați un încărcător de baterie echilibrat, trebuie să conectați încărcătorul și bateria dvs. la placa de echilibrare selectând o priză specifică de pe placa de echilibrare. Modul de circuit de protecție (PCM) Placa PCM este o placă electronică care este conectată la acumulatorul LiFePo4 și funcția sa principală este de a proteja bateria și utilizatorul de defecțiuni. Pentru a asigura o utilizare în siguranță, bateria LiFePo4 trebuie să funcționeze sub parametri de tensiune foarte stricti. În funcție de producătorul bateriei și de chimie, acest parametru de tensiune variază între 3,2 V per celulă pentru bateriile descărcate și 3,65 V per celulă pentru bateriile reîncărcabile. placa PCM monitorizează acești parametri de tensiune și deconectează bateria de la sarcină sau încărcător dacă sunt depășiți. În cazul unei singure baterii LiFePo4 sau mai multor baterii LiFePo4 conectate în paralel, acest lucru este ușor de realizat deoarece placa PCM monitorizează tensiunile individuale. Cu toate acestea, atunci când mai multe baterii sunt conectate în serie, placa PCM trebuie să monitorizeze tensiunea fiecărei baterii. Tipuri de echilibrare a bateriei Au fost dezvoltați diverși algoritmi de echilibrare a bateriei pentru acumulatorul LiFePo4. Este împărțit în metode pasive și active de echilibrare a bateriei bazate pe tensiunea bateriei și SOC. 
Echilibrare pasivă a bateriei Tehnica de echilibrare pasivă a bateriei separă excesul de încărcare de la o baterie LiFePo4 complet alimentată prin elemente rezistive și oferă tuturor celulelor o încărcare similară cu cea mai scăzută încărcare a bateriei LiFePo4. Această tehnică este mai fiabilă și utilizează mai puține componente, reducând astfel costul total al sistemului. Cu toate acestea, tehnologia reduce eficiența sistemului, deoarece energia este disipată sub formă de căldură care generează pierderi de energie. Prin urmare, această tehnologie este potrivită pentru aplicații cu putere redusă. 
Echilibrare activă a bateriei Echilibrarea activă a încărcăturii este o soluție la provocările asociate bateriilor LiFePo4. Tehnica de echilibrare activă a celulelor descarcă încărcarea de la bateria LiFePo4 cu energie mai mare și o transferă la bateria LiFePo4 cu energie mai mică. În comparație cu tehnologia de echilibrare pasivă a celulelor, această tehnică economisește energie în modulul bateriei LiFePo4, crescând astfel eficiența sistemului și necesită mai puțin timp pentru a echilibra celulele acumulatorului LiFePo4, permițând curenți de încărcare mai mari. Chiar și atunci când acumulatorul LiFePo4 este în repaus, chiar și bateriile LiFePo4 perfect potrivite își pierd din încărcare cu rate diferite, deoarece rata de autodescărcare variază în funcție de gradientul de temperatură: o creștere cu 10°C a temperaturii bateriei dublează deja rata de autodescărcare. . Cu toate acestea, echilibrarea activă a sarcinii poate restabili celulele la echilibru, chiar dacă acestea sunt în repaus. Cu toate acestea, această tehnică are circuite complexe, ceea ce crește costul total al sistemului. Prin urmare, echilibrarea activă a celulelor este potrivită pentru aplicații de mare putere. Există diverse topologii de circuite de echilibrare activă clasificate în funcție de componentele de stocare a energiei, cum ar fi condensatoare, inductoare/transformatoare și convertoare electronice. În general, sistemul de management activ al bateriei reduce costul total al acumulatorului LiFePo4, deoarece nu necesită supradimensionarea celulelor pentru a compensa dispersia și îmbătrânirea neuniformă dintre bateriile LiFePo4. Gestionarea activă a bateriei devine critică atunci când celulele vechi sunt înlocuite cu celule noi și există variații semnificative în cadrul pachetului de baterii LiFePo4. Deoarece sistemele active de gestionare a bateriilor fac posibilă instalarea de celule cu variații mari de parametri în pachetele de baterii LiFePo4, randamentul de producție crește în timp ce costurile de garanție și întreținere scad. Prin urmare, sistemele active de management al bateriei beneficiază de performanța, fiabilitatea și siguranța acumulatorului, ajutând în același timp la reducerea costurilor. Rezuma Pentru a minimiza efectele deplasării tensiunii celulei, dezechilibrele trebuie moderate corespunzător. Scopul oricărei soluții de echilibrare este de a permite acumulatorului LiFePo4 să funcționeze la nivelul de performanță dorit și de a-și extinde capacitatea disponibilă. Echilibrarea bateriei nu este importantă doar pentru îmbunătățirea performanței șiciclul de viață al bateriilor, adaugă, de asemenea, un factor de siguranță la pachetul de baterii LiFePo4. Una dintre tehnologiile emergente pentru îmbunătățirea siguranței bateriei și extinderea duratei de viață a bateriei. Pe măsură ce noua tehnologie de echilibrare a bateriei urmărește cantitatea de echilibrare necesară pentru celulele individuale LiFePo4, prelungește durata de viață a acumulatorului LiFePo4 și sporește siguranța generală a bateriei.
Ora postării: mai-08-2024