Cihazların uzun ömürlü, yüksek performansa ihtiyaç duyduğu durumlardaLifePo4 pil takımı, her hücreyi dengelemeleri gerekiyor. 
LifePo4 pil takımı neden pil dengelemeye ihtiyaç duyuyor？ LifePo4 piller aşırı gerilim, düşük gerilim, aşırı şarj ve deşarj akımı, termal kaçak ve akü voltaj dengesizliği gibi birçok özelliğe maruz kalır. En önemli faktörlerden biri, zaman içinde paketteki her bir hücrenin voltajını değiştiren ve dolayısıyla pil kapasitesinin hızla azalmasına neden olan hücre dengesizliğidir. LifePo4 pil paketi birden fazla hücreyi seri olarak kullanacak şekilde tasarlandığında, hücre voltajlarını tutarlı bir şekilde dengelemek için elektriksel özelliklerin tasarlanması önemlidir. Bu sadece pil takımının performansı için değil aynı zamanda kullanım ömrünü optimize etmek için de geçerlidir. Doktrine duyulan ihtiyaç, pil dengelemenin pil üretilmeden önce ve sonra gerçekleştiği ve optimum pil performansını korumak için pilin kullanım ömrü boyunca yapılması gerektiğidir! Pil dengelemenin kullanılması uygulamalar için daha yüksek kapasiteli piller tasarlamamıza olanak tanır çünkü dengeleme pilin daha yüksek bir şarj durumuna (SOC) ulaşmasını sağlar. Birçok LifePo4 Cell ünitesini seri olarak bağladığınızı, sanki birçok kızak köpeğinin olduğu bir kızağı çekiyormuşsunuz gibi hayal edebilirsiniz. Kızak ancak tüm kızak köpeklerinin aynı hızda koşması durumunda maksimum verimlilikle çekilebilir. Dört kızak köpeği ile, eğer bir kızak köpeği yavaş koşarsa, diğer üç kızak köpeğinin de hızlarını düşürmesi gerekir, bu da verimliliği azaltır ve eğer bir kızak köpeği daha hızlı koşarsa, diğer üç kızak köpeğinin yükünü çeker ve sonuçta diğer üç kızak köpeğinin yükünü çeker. kendine zarar veriyor. Bu nedenle birden fazla LifePo4 hücresi seri bağlandığında daha verimli bir LifePo4 akü elde etmek için tüm hücrelerin voltaj değerlerinin eşit olması gerekir. 
Nominal LifePo4 pili yalnızca yaklaşık 3,2V olarak derecelendirilmiştir, ancakev enerji depolama sistemleri, taşınabilir güç kaynaklarında, endüstriyel, telekom, elektrikli araç ve mikro şebeke uygulamalarında nominal gerilimin çok daha üstüne ihtiyaç duyuyoruz. Şarj edilebilir LifePo4 piller son yıllarda hafif olmaları, yüksek enerji yoğunlukları, uzun ömürleri, yüksek kapasiteleri, hızlı şarj olmaları, düşük kendi kendine deşarj seviyeleri ve çevre dostu olmalarından dolayı güç pilleri ve enerji depolama sistemlerinde kritik bir rol üstlenmiştir. Hücre dengeleme, her LifePo4 hücresinin voltajının ve kapasitesinin aynı seviyede olmasını sağlar, aksi takdirde LiFePo4 pil paketinin menzili ve ömrü büyük ölçüde azalacak ve pil performansı düşecektir! Bu nedenle LifePo4 hücre dengesi pilin kalitesini belirleyen en önemli faktörlerden biridir. Çalışma sırasında bir miktar voltaj boşluğu oluşacaktır ancak hücre dengeleme sayesinde bunu kabul edilebilir bir aralıkta tutabiliriz. Dengeleme sırasında yüksek kapasiteli hücreler tam şarj/deşarj döngüsüne girer. Hücre dengeleme olmadan, kapasitesi en yavaş olan hücre zayıf noktadır. Hücre dengeleme, sıcaklık izleme, şarj etme ve paket ömrünü en üst düzeye çıkarmaya yardımcı olan diğer işlevlerle birlikte BMS'nin temel işlevlerinden biridir. Pil dengelemenin diğer nedenleri: LifePo4 pil paketi eksik enerji kullanımı Pil için tasarlanandan daha fazla akımın emilmesi veya kısa devre yapılması büyük olasılıkla pilin erken arızalanmasına neden olur. LifePo4 pil paketi boşalırken, zayıf hücreler sağlıklı hücrelere göre daha hızlı boşalır ve minimum voltaja diğer hücrelerden daha hızlı ulaşır. Bir hücre minimum gerilime ulaştığında tüm akü paketinin de yükle bağlantısı kesilir. Bu, kullanılmayan pil paketi enerjisi kapasitesiyle sonuçlanır. Hücre bozulması Bir LifePo4 hücresi, önerilen değerinin biraz üzerinde bile aşırı şarj edildiğinde, etkinliği ve ayrıca hücrenin yaşam süreci azalır. Örnek olarak şarj voltajının 3,2V'tan 3,25V'a küçük bir artışı, pilin %30 oranında daha hızlı bozulmasına neden olacaktır. Bu nedenle, hücre dengelemesi doğru değilse, küçük aşırı şarj da pil ömrünü kısaltacaktır. Hücre Paketinin Eksik Şarj Edilmesi LifePo4 pilleri 0,5 ile 1,0 oranları arasında sürekli bir akımla faturalandırılır. LifePo4 akü voltajı, tamamen şarj edildiğinde şarj doruğa ulaştıkça yükseliyor ve ardından düşüyor. Sırasıyla 85 Ah, 86 Ah ve 87 Ah ve yüzde 100 SoC'ye sahip üç hücreyi düşünün ve bundan sonra tüm hücreler serbest bırakılır ve SoC'leri azalır. En düşük kapasiteye sahip olduğu göz önüne alındığında, enerjisi biten ilk hücre 1'in olduğunu hemen öğrenebilirsiniz. Hücre paketlerine güç verildiğinde ve hücreler aracılığıyla aynı akım aktığında, hücre 1 bir kez daha şarj sırasında geride kalır ve diğer iki hücre tamamen şarj edildiğinden tamamen şarj edilmiş olarak kabul edilebilir. Bu, hücre 1'in hücre eşitsizliğiyle sonuçlanan hücrenin kendi kendine ısınması nedeniyle azaltılmış bir Kulometrik Etkinliğe (CE) sahip olduğu anlamına gelir. Termal Kaçak Olabilecek en kötü nokta termal kaçaktır. Anladığımız kadarıylalityum hücreleriAşırı şarja ve aşırı deşarja karşı çok hassastırlar. 4 hücrelik bir pakette, eğer bir hücre 3,5 V iken diğer hücreler 3,2 V ise, seri bağlı oldukları için yük kesinlikle tüm hücreleri birlikte faturalandıracaktır ve ayrıca 3,5 V hücreyi, çeşitli voltajlar nedeniyle tavsiye edilen voltajdan daha yüksek bir şekilde faturalandıracaktır. diğer pillerin hala şarj edilmesi gerekiyor. Bu, iç ısı üretiminin fiyatı, sıcaklığın serbest bırakılabileceği hızı aştığında termal kaçağa yol açar. Bu, LifePo4 pil takımının termal olarak kontrolsüz hale gelmesine neden olur. Pil paketlerindeki Hücre dengesizliğini hangi tetikleyiciler yapar? Artık bir pil paketindeki tüm hücreleri dengede tutmanın neden önemli olduğunu anlıyoruz. Ancak sorunu uygun şekilde çözebilmek için hücrelerin neden dengesiz olduğunu ilk elden bilmemiz gerekir. Daha önce de belirtildiği gibi, hücrelerin seri yerleştirilmesiyle bir pil takımı oluşturulduğunda, tüm hücrelerin aynı voltaj seviyelerinde kalması sağlanır. Yani yeni bir pil takımı her zaman gerçekten dengeli hücrelere sahip olacaktır. Ancak paket kullanıma sunuldukça, faktörlere uyum nedeniyle hücrelerin dengesi bozulur. SOC Tutarsızlığı Bir hücrenin SOC'sini ölçmek karmaşıktır; dolayısıyla bir pildeki belirli hücrelerin SOC'sini ölçmek çok karmaşıktır. Optimal bir hücre uyumlaştırma yöntemi, tam olarak aynı voltaj (OCV) dereceleri yerine aynı SOC'deki hücrelerle eşleşmelidir. Ancak bir paket yapılırken hücrelerin yalnızca voltaj açısından eşleştirilmesi neredeyse mümkün olmadığından, SOC'deki değişken, zamanı gelince OCV'de bir değişikliğe neden olabilir. İç direnç çeşidi Aynı İç dirence (IR) sahip hücreleri bulmak son derece zordur ve pil yaşlandıkça, hücrenin IR'si de değişir ve bu nedenle bir pil takımında tüm hücreler aynı IR'ye sahip olmayacaktır. Anladığımız kadarıyla IR, hücrenin içinden geçen akımı belirleyen hücrenin iç duyarsızlığına katkıda bulunur. IR değiştiği için hücre üzerinden akım değişir ve voltajı da farklı olur. Sıcaklık seviyesi Hücrenin faturalanma ve salınma kapasitesi aynı zamanda etrafındaki sıcaklığa da bağlıdır. EV'ler veya güneş panelleri gibi önemli bir pil paketinde, hücreler atık bir alana dağıtılır ve paketin kendisi arasında bir sıcaklık farklılığı olabilir, bu da bir hücrenin geri kalan hücrelere göre daha hızlı şarj veya deşarj olmasına neden olarak eşitsizliğe neden olabilir. Yukarıdaki faktörlerden, işlem boyunca hücrelerin dengesizleşmesini engelleyemeyeceğimiz açıktır. Bu durumda tek çare, hücrelerin dengesiz hale geldikten sonra tekrar dengeye gelmesini gerektiren bir dış sistemden yararlanmaktır. Bu sisteme Akü Dengeleme Sistemi adı verilmektedir. 
LiFePo4 pil paketi dengesi nasıl sağlanır? Akü Yönetim Sistemi (BMS) Genellikle LiFePo4 pil takımı pil dengelemeyi tek başına sağlayamaz, aşağıdaki yöntemlerle sağlanabilir:pil yönetim sistemi(BMS). Pil üreticisi, pil dengeleme işlevini ve şarj aşırı voltaj koruması, SOC göstergesi, aşırı sıcaklık alarmı/koruması vb. gibi diğer koruma işlevlerini bu BMS kartına entegre edecektir. Dengeleme fonksiyonlu Li-ion pil şarj cihazı "Dengeli pil şarj cihazı" olarak da bilinen şarj cihazı, farklı dizi sayılarına sahip (örn. 1~6S) farklı pilleri desteklemek için bir denge fonksiyonu entegre eder. Pilinizde BMS kartı olmasa bile Li-ion pilinizi bu pil şarj cihazıyla şarj ederek dengeleme sağlayabilirsiniz. Dengeleme Kurulu Dengeli akü şarj cihazı kullandığınızda, dengeleme panosundan belirli bir priz seçerek şarj cihazını ve akünüzü de dengeleme panosuna bağlamanız gerekir. Koruma Devre Modülü (PCM) PCM kartı, LiFePo4 pil takımına bağlanan elektronik bir karttır ve ana işlevi pili ve kullanıcıyı arızalardan korumaktır. Güvenli kullanımı sağlamak için LiFePo4 pilin çok sıkı voltaj parametreleri altında çalışması gerekir. Pil üreticisine ve kimyasına bağlı olarak bu voltaj parametresi, boşalmış piller için hücre başına 3,2 V ve şarj edilebilir piller için hücre başına 3,65 V arasında değişir. PCM kartı bu voltaj parametrelerini izler ve aşılması durumunda akünün yükten veya şarj cihazından bağlantısını keser. Tek bir LiFePo4 pilin veya birden fazla LiFePo4 pilin paralel bağlanması durumunda, PCM kartı bireysel voltajları izlediği için bu kolayca gerçekleştirilir. Ancak birden fazla pil seri olarak bağlandığında PCM kartının her pilin voltajını izlemesi gerekir. Pil Dengeleme Türleri LiFePo4 pil paketi için çeşitli pil dengeleme algoritmaları geliştirilmiştir. Akü voltajına ve SOC'ye göre pasif ve aktif akü dengeleme yöntemlerine ayrılır. 
Pasif Pil Dengeleme Pasif akü dengeleme tekniği, tamamen enerjilendirilmiş bir LiFePo4 aküsünün aşırı şarjını dirençli elemanlar aracılığıyla ayırır ve tüm hücrelere en düşük LiFePo4 akü şarjına benzer bir şarj sağlar. Bu teknik daha güvenilirdir ve daha az bileşen kullanır, dolayısıyla genel sistem maliyetini azaltır. Ancak enerji, enerji kaybına neden olan ısı şeklinde dağıtıldığından, teknoloji sistemin verimliliğini azaltır. Bu nedenle bu teknoloji düşük güçlü uygulamalar için uygundur. 
Aktif pil dengeleme Aktif şarj dengeleme, LiFePo4 pillerle ilgili zorluklara bir çözümdür. Aktif hücre dengeleme tekniği, yüksek enerjili LiFePo4 bataryanın şarjını boşaltır ve bunu daha düşük enerjili LiFePo4 bataryaya aktarır. Pasif hücre dengeleme teknolojisiyle karşılaştırıldığında bu teknik, LiFePo4 pil modülünde enerji tasarrufu sağlar, böylece sistemin verimliliği artar ve LiFePo4 pil takımı hücreleri arasında dengeleme için daha az zaman gerektirir, bu da daha yüksek şarj akımlarına olanak tanır. LiFePo4 pil paketi hareketsiz durumdayken bile, mükemmel şekilde eşleşen LiFePo4 piller bile farklı hızlarda şarj kaybeder çünkü kendi kendine deşarj oranı sıcaklık değişimine bağlı olarak değişir: pil sıcaklığındaki 10°C'lik bir artış zaten kendi kendine deşarj oranını iki katına çıkarır . Ancak aktif yük dengeleme, hücreler hareketsiz olsa bile dengeye getirebilir. Ancak bu teknik, genel sistem maliyetini artıran karmaşık devrelere sahiptir. Bu nedenle aktif hücre dengeleme yüksek güçlü uygulamalar için uygundur. Kapasitörler, indüktörler/transformatörler ve elektronik dönüştürücüler gibi enerji depolama bileşenlerine göre sınıflandırılmış çeşitli aktif dengeleme devresi topolojileri vardır. Genel olarak aktif pil yönetim sistemi, LiFePo4 pil paketinin genel maliyetini azaltır çünkü LiFePo4 piller arasındaki dağılımı ve eşit olmayan yaşlanmayı telafi etmek için hücrelerin aşırı boyutlandırılmasını gerektirmez. Eski hücreler yeni hücrelerle değiştirildiğinde ve LiFePo4 pil paketinde önemli farklılıklar olduğunda aktif pil yönetimi kritik hale gelir. Aktif akü yönetim sistemleri, LiFePo4 akü paketlerine büyük parametre değişkenliğine sahip hücrelerin kurulmasını mümkün kıldığından, üretim verimi artarken, garanti ve bakım maliyetleri azalır. Bu nedenle aktif akü yönetim sistemleri, akü paketinin performansına, güvenilirliğine ve güvenliğine fayda sağlarken maliyetlerin azaltılmasına da yardımcı olur. Özetle Hücre voltajı kaymasının etkilerini en aza indirmek için dengesizliklerin uygun şekilde yönetilmesi gerekir. Herhangi bir dengeleme çözümünün amacı, LiFePo4 pil takımının amaçlanan performans seviyesinde çalışmasına izin vermek ve mevcut kapasitesini genişletmektir. Pil dengeleme yalnızca performansı artırmak için önemli değildir vepillerin yaşam döngüsüAyrıca LiFePo4 pil paketine bir güvenlik faktörü de ekler. Pil güvenliğini artırmak ve pil ömrünü uzatmak için ortaya çıkan teknolojilerden biri. Yeni pil dengeleme teknolojisi, bireysel LiFePo4 hücreleri için gereken dengeleme miktarını takip ettiğinden, LiFePo4 pil takımının ömrünü uzatır ve genel pil güvenliğini artırır.
Gönderim zamanı: Mayıs-08-2024