Како балансирање ћелија продужава животни век По4 батерије?

Када је уређајима потребан дуготрајан, високих перформансиЛифеПо4 батерија, треба да уравнотеже сваку ћелију. Зашто је ЛифеПо4 батерији потребно балансирање батерије? ЛифеПо4 батерије су подложне многим карактеристикама као што су пренапон, поднапон, струја препуњавања и пражњења, топлотни одлазак и неравнотежа напона батерије. Један од најважнијих фактора је неравнотежа ћелија, која временом мења напон сваке ћелије у пакету, чиме се брзо смањује капацитет батерије. Када је ЛифеПо4 батерија дизајнирана да користи више ћелија у серији, важно је дизајнирати електричне карактеристике како би се константно балансирали напони ћелија. Ово није само за перформансе батерије, већ и за оптимизацију животног циклуса. Потреба за доктрином је да се балансирање батерије дешава пре и након што је батерија направљена и да се мора вршити током животног циклуса батерије како би се одржале оптималне перформансе батерије! Употреба балансирања батерија нам омогућава да дизајнирамо батерије већег капацитета за апликације јер балансирање омогућава батерији да постигне више стање напуњености (СОЦ). Можете замислити повезивање многих ЛифеПо4 Целл јединица у серију као да вучете санке са много паса. Саонице се могу вући са максималном ефикасношћу само ако сви пси саонице трче истом брзином. Са четири запрежна пса, ако један пас за санке трчи споро, онда и остала три пса саонице морају смањити брзину, чиме се смањује ефикасност, а ако један пас трчи брже, на крају ће повући терет остала три пса саонице и повређује себе. Стога, када је више ЛифеПо4 ћелија повезано у серију, вредности напона свих ћелија треба да буду једнаке како би се добио ефикаснији ЛифеПо4 батеријски пакет. Номинална ЛифеПо4 батерија је оцењена на само око 3,2 В, али инкућни системи за складиштење енергије, преносивим изворима напајања, индустријским, телекомуникационим, електричним возилима и микромрежним апликацијама, потребан нам је много већи напон од номиналног. Последњих година, пуњиве ЛифеПо4 батерије су играле кључну улогу у батеријама за напајање и системима за складиштење енергије због своје мале тежине, велике густине енергије, дугог века трајања, великог капацитета, брзог пуњења, ниског нивоа самопражњења и еколошке прихватљивости. Балансирање ћелија осигурава да напон и капацитет сваке ЛифеПо4 ћелије буду на истом нивоу, у супротном ће домет и животни век ЛиФеПо4 батеријског пакета бити знатно смањени, а перформансе батерије ће бити деградиране! Стога је баланс ЛифеПо4 ћелија један од најважнијих фактора у одређивању квалитета батерије. Током рада ће се појавити мали напонски јаз, али га можемо задржати у прихватљивом опсегу помоћу балансирања ћелија. Током балансирања, ћелије већег капацитета пролазе кроз пуни циклус пуњења/пражњења. Без балансирања ћелија, ћелија са најспоријим капацитетом је слаба тачка. Балансирање ћелија је једна од основних функција БМС-а, заједно са праћењем температуре, пуњењем и другим функцијама које помажу да се максимизира век паковања. Други разлози за балансирање батерије: ЛифеПо4 батерија пцак непотпуна потрошња енергије Апсорбовање више струје него што је батерија предвиђена или кратки спој на батерији највероватније ће изазвати превремени квар батерије. Када се ЛифеПо4 батерија празни, слабије ћелије ће се празнити брже од здравих ћелија и достићи ће минимални напон брже од других ћелија. Када ћелија достигне минимални напон, цео пакет батерија се такође искључује из оптерећења. Ово резултира неискоришћеним капацитетом енергије батерије. Деградација ћелије Када се ЛифеПо4 ћелија препуни чак и мало изнад своје предложене вредности, ефикасност и животни процес ћелије се смањује. На пример, мало повећање напона пуњења са 3,2В на 3,25В ће покварити батерију брже за 30%. Дакле, ако балансирање ћелија није тачно, мање прекомерно пуњење ће смањити време трајања батерије. Непотпуно пуњење пакета ћелија ЛифеПо4 батерије се наплаћују при континуираној струји између 0,5 и 1,0. Напон ЛифеПо4 батерије расте како пуњење наставља да дође до врхунца када се у потпуности наплати, а након тога опада. Размислите о три ћелије са 85 Ах, 86 Ах и 87 Ах респективно и 100 посто СоЦ-а, а све ћелије се након тога ослобађају и њихов СоЦ се такође смањује. Брзо можете сазнати да ће ћелија 1 прва остати без енергије с обзиром на то да има најмању способност. Када се напајање стави на пакете ћелија, као и да иста постојећа тече кроз ћелије, још једном, ћелија 1 виси назад током пуњења и може се узети у обзир да је потпуно напуњена јер су друге две ћелије потпуно напуњене. То значи да ћелије 1 имају смањену кулометријску ефикасност (ЦЕ) због самозагревања ћелије што доводи до неједнакости ћелија. Тхермал Рунаваи Најстрашнија тачка која се може десити је термални бекство. Како разумемолитијумске ћелијесу веома осетљиви на прекомерно пуњење као и на прекомерно пражњење. У пакету од 4 ћелије, ако је једна ћелија 3,5 В, док су друге 3,2 В, пуњење ће сигурно наплатити све ћелије заједно јер су у серији, а такође ће наплатити ћелију од 3,5 В на напон већи од препорученог јер различити друге батерије и даље треба да се пуне. Ово доводи до термичког нестанка када цена унутрашњег стварања топлоте премашује брзину којом се топлота може ослободити. Ово узрокује да ЛифеПо4 батерија постане термички неконтролисана. Шта покреће дебаланс ћелије у батеријама? Сада разумемо зашто је одржавање равнотеже свих ћелија у батерији од суштинског значаја. Ипак, да бисмо правилно решили проблем, требало би да знамо зашто ћелије постају неуравнотежене из прве руке. Као што је раније речено, када се батерија направи постављањем ћелија у серију, осигурава се да све ћелије остану на истим нивоима напона. Дакле, свежа батерија ће увек имати стварно избалансиране ћелије. Ипак, како се паковање стави у употребу, ћелије излазе из равнотеже због усклађености са факторима. СПЦ Дисцрепанци Мерење СОЦ ћелије је компликовано; стога је веома замршено измерити СОЦ специфичних ћелија у батерији. Оптимална метода хармонизације ћелија треба да одговара ћелијама истог СОЦ-а уместо потпуно истог степена напона (ОЦВ). Али пошто је скоро немогуће да се ћелије упарују само по напонским условима када се прави паковање, варијанта у СОЦ-у може довести до модификације у ОЦВ-у у догледно време. Варијанта унутрашњег отпора Изузетно је тешко пронаћи ћелије истог унутрашњег отпора (ИР) и како батерија стари, ИР ћелије се додатно мења, као и стога у батеријском пакету неће све ћелије имати исти ИР. Као што разумемо, ИР доприноси унутрашњој неосетљивости ћелије која одређује струју која струји кроз ћелију. Пошто ИР варира струја кроз ћелију, а такође и њен напон постаје другачији. Ниво температуре Могућност наплате и отпуштања ћелије такође зависи од температуре око ње. У значајном батеријском пакету као што су ЕВ или соларни низови, ћелије су распоређене по отпадној површини и може постојати температурна разлика између самог пакета стварајући једну ћелију која се пуни или празни брже од преосталих ћелија, што узрокује неједнакост. Из горе наведених фактора, јасно је да не можемо спречити да ћелије постану неуравнотежене током поступка. Дакле, једини лек је коришћење спољашњег система који захтева да ћелије поново постану уравнотежене након што постану неуравнотежене. Овај систем се зове систем за балансирање батерије. Како постићи баланс ЛиФеПо4 батерија? Систем управљања батеријом (БМС) Генерално, ЛиФеПо4 батерија не може сама да постигне балансирање батерије, то се може постићи помоћусистем управљања батеријама(БМС). Произвођач батерије ће интегрисати функцију балансирања батерије и друге заштитне функције као што су заштита од пренапона пуњења, СОЦ индикатор, аларм/заштита од превисоке температуре, итд. на овој БМС плочи. Ли-јонски пуњач батерија са функцијом балансирања Такође познат као „пуњач балансних батерија“, пуњач интегрише функцију баланса за подршку различитих батерија са различитим бројем жица (нпр. 1~6С). Чак и ако ваша батерија нема БМС плочу, можете напунити своју Ли-јонску батерију овим пуњачем батерија да бисте постигли баланс. Одбор за балансирање Када користите балансирани пуњач батерије, такође морате да повежете пуњач и батерију на плочу за балансирање тако што ћете изабрати одређену утичницу са плоче за балансирање. Модул заштитног кола (ПЦМ) ПЦМ плоча је електронска плоча која је повезана са ЛиФеПо4 батеријом и њена главна функција је да заштити батерију и корисника од квара. Да би се обезбедила безбедна употреба, ЛиФеПо4 батерија мора да ради под веома строгим параметрима напона. У зависности од произвођача батерије и хемије, овај параметар напона варира између 3,2 В по ћелији за испражњене батерије и 3,65 В по ћелији за пуњиве батерије. ПЦМ плоча прати ове параметре напона и одспаја батерију од оптерећења или пуњача ако су прекорачени. У случају једне ЛиФеПо4 батерије или више ЛиФеПо4 батерија повезаних паралелно, ово се лако постиже јер ПЦМ плоча прати појединачне напоне. Међутим, када је више батерија повезано у серију, ПЦМ плоча мора да надгледа напон сваке батерије. Врсте балансирања батерије Различити алгоритми за балансирање батерија су развијени за ЛиФеПо4 батеријски пакет. Подељен је на пасивне и активне методе балансирања батерије засноване на напону батерије и СОЦ-у. Пасивно балансирање батерије Техника пасивног балансирања батерије одваја вишак напуњености од потпуно напуњене ЛиФеПо4 батерије преко отпорних елемената и даје свим ћелијама слично пуњење као најниже пуњење ЛиФеПо4 батерије. Ова техника је поузданија и користи мање компоненти, чиме се смањују укупни трошкови система. Међутим, технологија смањује ефикасност система јер се енергија расипа у облику топлоте која ствара губитак енергије. Због тога је ова технологија погодна за апликације мале снаге. Активно балансирање батерије Активно балансирање пуњења је решење за изазове повезане са ЛиФеПо4 батеријама. Техника балансирања активних ћелија празни пуњење из ЛиФеПо4 батерије веће енергије и преноси га на ЛиФеПо4 батерију ниже енергије. У поређењу са пасивном технологијом балансирања ћелија, ова техника штеди енергију у ЛиФеПо4 батеријском модулу, чиме се повећава ефикасност система и захтева мање времена за балансирање између ћелија ЛиФеПо4 батеријског пакета, омогућавајући веће струје пуњења. Чак и када је ЛиФеПо4 батерија у мировању, чак и савршено усклађене ЛиФеПо4 батерије губе напуњеност различитим брзинама јер брзина самопражњења варира у зависности од температурног градијента: повећање температуре батерије за 10°Ц већ удвостручује брзину самопражњења . Међутим, активно балансирање наелектрисања може вратити ћелије у равнотежу, чак и ако мирују. Међутим, ова техника има сложено коло, што повећава укупне трошкове система. Због тога је активно балансирање ћелија погодно за апликације велике снаге. Постоје различите топологије активних балансних кола класификоване према компонентама за складиштење енергије, као што су кондензатори, индуктори/трансформатори и електронски претварачи. Све у свему, систем активног управљања батеријама смањује укупну цену ЛиФеПо4 батерија јер не захтева превелику величину ћелија да би се компензовала дисперзија и неуједначено старење међу ЛиФеПо4 батеријама. Активно управљање батеријама постаје критично када се старе ћелије замене новим ћелијама и постоје значајне варијације унутар ЛиФеПо4 батеријског пакета. Пошто активни системи за управљање батеријама омогућавају уградњу ћелија са великим варијацијама параметара у ЛиФеПо4 батеријске пакете, производни приноси се повећавају док се трошкови гаранције и одржавања смањују. Стога, активни системи за управљање батеријама имају користи од перформанси, поузданости и безбедности пакета батерија, док истовремено помажу у смањењу трошкова. Суммаризе Да би се минимизирали ефекти дрифта напона ћелије, неравнотеже морају бити правилно модериране. Циљ сваког решења за балансирање је да омогући ЛиФеПо4 батеријском пакету да ради на предвиђеном нивоу перформанси и да прошири свој расположиви капацитет. Балансирање батерије није важно само за побољшање перформанси иживотни циклус батерија, такође додаје фактор сигурности ЛиФеПо4 батеријском пакету. Једна од нових технологија за побољшање безбедности батерије и продужење њеног века трајања. Како нова технологија балансирања батерије прати количину балансирања која је потребна за појединачне ЛиФеПо4 ћелије, она продужава животни век ЛиФеПо4 батеријског пакета и побољшава укупну безбедност батерије.