Ko naprave potrebujejo dolgo življenjsko dobo in visoko zmogljivostBaterija LifePo4, morajo uravnotežiti vsako celico. 
Zakaj baterijski paket LifePo4 potrebuje uravnoteženje baterije？ Baterije LifePo4 so podvržene številnim značilnostim, kot so prenapetost, prenizka napetost, tok prenapolnjenosti in praznjenja, toplotni umik in neravnovesje napetosti baterije. Eden najpomembnejših dejavnikov je neravnovesje celic, ki sčasoma spremeni napetost vsake celice v paketu in s tem hitro zmanjša kapaciteto baterije. Ko je baterijski sklop LifePo4 zasnovan za uporabo več celic v seriji, je pomembno, da načrtujete električne značilnosti za dosledno uravnoteženje napetosti celic. To ni samo za zmogljivost baterije, ampak tudi za optimizacijo življenjskega cikla. Potreba po doktrini je, da se uravnoteženje akumulatorja pojavi pred in po izdelavi akumulatorja in ga je treba izvajati v celotnem življenjskem ciklu akumulatorja, da se ohrani optimalno delovanje akumulatorja! Uporaba uravnoteženja baterije nam omogoča, da oblikujemo baterije z večjo zmogljivostjo za aplikacije, saj uravnoteženje omogoča, da baterija doseže višjo stopnjo napolnjenosti (SOC). Lahko si predstavljate, da povezujete več enot LifePo4 Cell v serijo, kot da bi vlekli sani s številnimi vlečnimi psi. Sani lahko vlečete z največjo učinkovitostjo le, če vsi vprežni psi tečejo z enako hitrostjo. Pri štirih vlečnih psih, če en vlečni pes teče počasi, morajo tudi drugi trije vlečni psi zmanjšati hitrost, s čimer se zmanjša učinkovitost, in če en vlečni pes teče hitreje, bo na koncu vlekel breme drugih treh vlečnih psov in poškoduje sebe. Če je torej več celic LifePo4 zaporedno povezanih, morajo biti vrednosti napetosti vseh celic enake, da dobimo učinkovitejši paket baterij LifePo4. 
Nazivna baterija LifePo4 je ocenjena na le približno 3,2 V, vendar vhišni sistemi za shranjevanje energije, prenosnih napajalnikov, industrijskih, telekomunikacijskih, električnih vozil in mikromrežnih aplikacij, potrebujemo veliko višjo napetost od nazivne. V zadnjih letih so polnilne baterije LifePo4 igrale ključno vlogo pri električnih baterijah in sistemih za shranjevanje energije zaradi svoje majhne teže, visoke gostote energije, dolge življenjske dobe, visoke zmogljivosti, hitrega polnjenja, nizke ravni samopraznjenja in prijaznosti do okolja. Balansiranje celic zagotavlja, da sta napetost in zmogljivost vsake celice LifePo4 na enaki ravni, sicer se bosta doseg in življenjska doba paketa baterij LiFePo4 močno zmanjšala, zmogljivost baterije pa poslabšana! Zato je uravnoteženost celic LifePo4 eden najpomembnejših dejavnikov pri določanju kakovosti baterije. Med delovanjem se bo pojavila majhna napetostna vrzel, ki pa jo lahko obdržimo v sprejemljivem območju z uravnoteženjem celic. Med uravnoteženjem so celice z večjo zmogljivostjo podvržene polnemu ciklu polnjenja/praznjenja. Brez uravnoteženja celic je celica z najpočasnejšo zmogljivostjo šibka točka. Uravnoteženje celic je ena od osrednjih funkcij BMS, skupaj s spremljanjem temperature, polnjenjem in drugimi funkcijami, ki pomagajo povečati življenjsko dobo paketa. Drugi razlogi za uravnoteženje baterije: LifePo4 baterija pcak nepopolna poraba energije Če absorbirate več toka, kot je baterija predvidena, ali kratek stik v bateriji bo najverjetneje povzročil prezgodnjo odpoved baterije. Ko se baterijski paket LifePo4 prazni, se bodo šibkejše celice izpraznile hitreje kot zdrave celice in dosegle minimalno napetost hitreje kot druge celice. Ko celica doseže minimalno napetost, je tudi celoten paket baterij odklopljen od bremena. Posledica tega je neizkoriščena kapaciteta baterije. Razgradnja celic Ko je celica LifePo4 prenapolnjena, celo malo nad priporočeno vrednostjo, se učinkovitost in tudi življenjski proces celice zmanjšata. Na primer, manjše povečanje polnilne napetosti s 3,2 V na 3,25 V bo baterijo pokvarilo hitreje za 30 %. Torej, če uravnoteženje celic ni natančno, bo tudi manjše prekomerno polnjenje skrajšalo življenjsko dobo baterije. Nepopolno polnjenje paketa celic Baterije LifePo4 se zaračunavajo pri neprekinjenem toku med 0,5 in tudi 1,0. Napetost baterije LifePo4 narašča, ko se polnjenje nadaljuje, da doseže vrhunec, ko je v celoti zaračunana, potem pa posledično pade. Pomislite na tri celice s 85 Ah, 86 Ah oziroma 87 Ah in 100-odstotnim SoC, vse celice pa se po tem sprostijo in tudi njihov SoC se zmanjša. Hitro lahko ugotovite, da je celica 1 prva, ki ji zmanjka energije, saj ima najnižjo zmogljivost. Ko je napajanje napajano na paketih celic in isto obstoječe teče skozi celice, se celica 1 ponovno prekine med polnjenjem in se lahko šteje za popolnoma napolnjeno, saj sta drugi dve celici popolnoma napolnjeni. To pomeni, da imajo celice 1 zmanjšano kulometrično učinkovitost (CE) zaradi samosegrevanja celice, kar povzroči neenakost celic. Thermal Runaway Najbolj grozna točka, ki se lahko zgodi, je toplotni beg. Kot razumemolitijeve celiceso zelo občutljivi na prekomerno polnjenje in tudi prekomerno praznjenje. V paketu 4 celic, če je ena celica 3,5 V, medtem ko so druge 3,2 V, bo naboj zagotovo zaračunal vse celice skupaj, ker so v seriji, prav tako pa bo 3,5 V celici zaračunal večjo napetost od priporočene, ker različne druge baterije je še vedno treba polniti. To vodi do toplotnega pobega, ko cena proizvodnje notranje toplote preseže hitrost, s katero se toplota lahko sprosti. To povzroči, da paket baterij LifePo4 postane toplotno nenadzorovan. Kaj sproži neuravnoteženost celic v baterijskih paketih? Zdaj razumemo, zakaj je nujno, da so vse celice v baterijskem paketu uravnotežene. Da pa bi problem ustrezno rešili, bi morali iz prve roke vedeti, zakaj so celice neuravnotežene. Kot je bilo že omenjeno, ko je baterijski paket ustvarjen z zaporedno postavitvijo celic, je zagotovljeno, da vse celice ostanejo na enakih napetostnih nivojih. Tako bo svež baterijski paket vedno imel dejansko uravnotežene celice. Toda ko se paket začne uporabljati, celice izgubijo ravnovesje zaradi skladnih dejavnikov. Neskladje SOC Merjenje SOC celice je zapleteno; zato je zelo zapleteno izmeriti SOC določenih celic v bateriji. Optimalna metoda harmonizacije celic bi se morala ujemati s celicami istega SOC namesto popolnoma enakih stopinj napetosti (OCV). Ker pa skoraj ni mogoče, da se celice pri izdelavi paketa ujemajo samo glede napetosti, lahko različica v SOC pravočasno povzroči spremembo v OCV. Različica notranjega upora Zelo težko je najti celice z enakim notranjim uporom (IR) in s staranjem baterije se IR celice dodatno spremeni, zato v paketu baterij vse celice ne bodo imele enakega IR. Kot razumemo, IR prispeva k notranji neobčutljivosti celice, ki določa tok, ki teče skozi celico. Ker se IR spreminja, se tok skozi celico in tudi njena napetost spreminjata. Temperaturna raven Zmožnost obračunavanja in sproščanja celice je odvisna tudi od temperature okoli nje. V pomembnem paketu baterij, kot je v električnih vozilih ali solarnih nizih, so celice porazdeljene po območju odpadkov in med samim paketom lahko pride do temperaturnih razlik, zaradi česar se ena celica polni ali prazni hitreje kot preostale celice, kar povzroča neenakost. Iz zgornjih dejavnikov je jasno, da ne moremo preprečiti neravnovesja celic med postopkom. Torej, edino zdravilo je uporaba zunanjega sistema, ki zahteva, da se celice znova uravnotežijo, potem ko postanejo neuravnotežene. Ta sistem se imenuje sistem za uravnoteženje baterije. 
Kako doseči uravnoteženost paketa baterij LiFePo4? Sistem za upravljanje baterije (BMS) Na splošno LiFePo4 baterija ne more doseči uravnoteženja baterije sama, to je mogoče doseči zsistem za upravljanje baterije(BMS). Proizvajalec baterij bo integriral funkcijo uravnoteženja baterije in druge zaščitne funkcije, kot so zaščita pred prenapetostjo, indikator SOC, alarm/zaščita nad temperaturo itd., na to ploščo BMS. Polnilec Li-ion baterij s funkcijo uravnoteženja Poznan tudi kot »balansni polnilnik baterij«, polnilec vključuje funkcijo uravnoteženja za podporo različnih baterij z različnim številom nizov (npr. 1~6S). Tudi če vaša baterija nima plošče BMS, lahko svojo Li-ion baterijo napolnite s tem polnilnikom baterij, da dosežete uravnoteženje. Ravnotežna plošča Ko uporabljate uravnotežen polnilnik baterij, morate polnilnik in vašo baterijo priključiti tudi na ploščo za uravnoteženje tako, da izberete določeno vtičnico na plošči za uravnoteženje. Modul zaščitnega vezja (PCM) PCM plošča je elektronska plošča, ki je povezana z baterijskim paketom LiFePo4 in njena glavna naloga je zaščititi baterijo in uporabnika pred okvarami. Za zagotovitev varne uporabe mora baterija LiFePo4 delovati pod zelo strogimi parametri napetosti. Odvisno od proizvajalca baterije in kemije se ta parameter napetosti spreminja med 3,2 V na celico za izpraznjene baterije in 3,65 V na celico za baterije za ponovno polnjenje. plošča PCM spremlja te napetostne parametre in odklopi baterijo od bremena ali polnilnika, če so preseženi. V primeru ene baterije LiFePo4 ali več vzporedno povezanih baterij LiFePo4 je to enostavno doseči, ker plošča PCM spremlja posamezne napetosti. Če pa je zaporedno povezanih več baterij, mora plošča PCM nadzorovati napetost vsake baterije. Vrste uravnoteženja baterije Za baterijo LiFePo4 so bili razviti različni algoritmi za uravnoteženje baterije. Razdeljen je na metode pasivnega in aktivnega uravnoteženja baterije, ki temeljijo na napetosti baterije in SOC. 
Pasivno uravnoteženje baterije Tehnika uravnoteženja pasivne baterije loči odvečni naboj od popolnoma napolnjene LiFePo4 baterije prek uporovnih elementov in daje vsem celicam podobno napolnjenost kot najnižja LiFePo4 baterija. Ta tehnika je bolj zanesljiva in uporablja manj komponent, s čimer se zmanjšajo skupni stroški sistema. Vendar pa tehnologija zmanjša učinkovitost sistema, saj se energija razprši v obliki toplote, ki povzroča izgubo energije. Zato je ta tehnologija primerna za aplikacije z nizko porabo energije. 
Aktivno uravnoteženje baterije Aktivno uravnoteženje polnjenja je rešitev za izzive, povezane z baterijami LiFePo4. Tehnika aktivnega uravnoteženja celic izprazni naboj iz baterije LiFePo4 z višjo energijo in ga prenese na baterijo LiFePo4 z nižjo energijo. V primerjavi s tehnologijo pasivnega uravnoteženja celic ta tehnika prihrani energijo v baterijskem modulu LiFePo4 in tako poveča učinkovitost sistema ter zahteva manj časa za uravnoteženje med celicami paketa baterij LiFePo4, kar omogoča višje polnilne tokove. Tudi ko baterija LiFePo4 miruje, se celo popolnoma usklajene baterije LiFePo4 napolnijo z različnimi stopnjami, ker se stopnja samopraznjenja spreminja glede na temperaturni gradient: 10 °C zvišanje temperature baterije že podvoji stopnjo samopraznjenja . Vendar lahko aktivno uravnavanje naboja povrne celice v ravnovesje, tudi če so v mirovanju. Vendar ima ta tehnika zapleteno vezje, kar poveča skupne stroške sistema. Zato je aktivno uravnoteženje celic primerno za aplikacije z visoko močjo. Obstajajo različne topologije aktivnih izravnalnih vezij, razvrščene glede na komponente za shranjevanje energije, kot so kondenzatorji, induktorji/transformatorji in elektronski pretvorniki. Na splošno aktivni sistem za upravljanje baterije zmanjša skupne stroške paketa baterij LiFePo4, ker ne zahteva prevelikih celic za kompenzacijo razpršenosti in neenakomernega staranja med baterijami LiFePo4. Aktivno upravljanje baterije postane ključnega pomena, ko se stare celice zamenjajo z novimi celicami in pride do znatnih razlik znotraj baterijskega sklopa LiFePo4. Ker sistemi za aktivno upravljanje baterij omogočajo vgradnjo celic z velikimi variacijami parametrov v baterijske pakete LiFePo4, se proizvodni izkoristki povečajo, medtem ko se stroški garancije in vzdrževanja zmanjšajo. Zato aktivni sistemi za upravljanje baterije koristijo zmogljivosti, zanesljivosti in varnosti baterije, hkrati pa pomagajo zmanjšati stroške. Povzemite Da bi čim bolj zmanjšali učinke premika napetosti celice, je treba neravnovesja ustrezno ublažiti. Cilj katere koli rešitve za uravnoteženje je omogočiti baterijskemu paketu LiFePo4, da deluje na predvideni ravni zmogljivosti, in razširiti njegovo razpoložljivo zmogljivost. Uravnoteženje baterije ni pomembno le za izboljšanje delovanja inživljenjski cikel baterij, dodaja tudi varnostni faktor paketu baterij LiFePo4. Ena od nastajajočih tehnologij za izboljšanje varnosti baterije in podaljšanje življenjske dobe baterije. Ker nova tehnologija uravnoteženja baterije sledi količini uravnoteženja, potrebnega za posamezne celice LiFePo4, podaljša življenjsko dobo paketa baterij LiFePo4 in poveča splošno varnost baterije.
Čas objave: maj-08-2024