¿Por qué es importante equilibrar las células Lifepo4?

Cuando una paquete de batería de litio está diseñado usando múltiples celdas en serie, es muy importante diseñar las características electrónicas para equilibrar continuamente los voltajes de las celdas.Esto no es solo para el rendimiento de la batería, sino también para ciclos de vida óptimos.

El uso del balanceo de celdas nos permite diseñar una batería con una mayor capacidad para una aplicación porque el balanceo permite que la batería alcance un mayor estado de carga (SOC).Muchas empresas optan por no utilizar el equilibrio de celdas al comienzo de su diseño para reducir costos, pero sin la inversión en el hardware y software de equilibrio de celdas, el diseño no permite que el SOC se acerque al 100 por ciento.

Antes de construir la batería, es importante asegurarse de que todas las celdas LiFePO4 coincidan y su capacidad nominal, voltaje y resistencia interna coincidan, y también deben equilibrarse después de la fabricación.

¿Qué es el equilibrio celular?

El balanceo de celdas es el proceso de igualar los voltajes y el estado de carga entre las celdas cuando están completamente cargadas.No hay dos celdas idénticas.Siempre hay ligeras diferencias en el estado de carga, tasa de autodescarga, capacidad, impedancia y características de temperatura.Esto es cierto incluso si las celdas son del mismo modelo, del mismo fabricante y del mismo lote de producción.Los fabricantes clasificarán las celdas por el voltaje similar para que coincidan lo más cerca posible, pero todavía hay ligeras variaciones en la impedancia, la capacidad y la tasa de autodescarga de las celdas individuales que eventualmente pueden conducir a una divergencia en el voltaje con el tiempo.

Equilibrio de las células LifePO4

Los paquetes de baterías LiFePO4 (o cualquier paquete de baterías de litio) tienen una placa de circuito con un circuito balanceado, módulo de circuito de protección (PCM) o circuito de gestión de batería (BMS) tablero que monitorea la batería y sus celdas lea este blog para más información sobre la protección inteligente del circuito de litio .En una batería con un circuito de equilibrio, el circuito simplemente equilibra los voltajes de las celdas individuales de la batería con hardware cuando la batería se acerca al 100 % SOC, el estándar de la industria para el fosfato de hierro y litio es equilibrar por encima de un voltaje de celda de 3,6 voltios.En un PCM o BMS, el hardware también suele mantener el equilibrio; sin embargo, existen protecciones adicionales o capacidades de gestión dentro de los circuitos que protegen la batería que van más allá de lo que hace un circuito equilibrado, como limitar la corriente de carga/descarga de la batería.

Los paquetes de baterías SLA no se controlan de la misma manera que el litio, por lo que no se equilibran de la misma manera.Una batería SLA se equilibra cargándola con un voltaje ligeramente superior al normal.Dado que la batería no tiene ningún control interno, deberá ser supervisada por un dispositivo externo llamado hidrómetro o por una persona para evitar la fuga térmica.Esto no se hace automáticamente, pero generalmente se realiza en un programa de mantenimiento de rutina.

Equilibrio Células LifePO4 Técnicas

La solución fundamental del equilibrio de celdas iguala el voltaje y el estado de carga entre las celdas cuando se encuentran en un estado de carga completa.El equilibrio de celdas generalmente se clasifica en dos tipos:

Pasivo

● Activo

● Equilibrio celular pasivo

El método de equilibrio celular pasivo es algo simple y directo.Descargue las celdas a través de una ruta de derivación disipativa.Este bypass puede ser integrado o externo al circuito integrado (IC).Tal enfoque es favorable en aplicaciones de sistemas de bajo costo.El hecho de que el 100 % del exceso de energía de una celda de mayor energía se disipe en forma de calor hace que el método pasivo sea menos preferible durante la descarga debido al impacto obvio en el tiempo de funcionamiento de la batería.

Equilibrio activo Células LifePO4

El balanceo activo de celdas, que utiliza transferencia de carga capacitiva o inductiva para transferir la carga entre las celdas de la batería, es significativamente más eficiente porque la energía se transfiere a donde se necesita en lugar de purgarse.Por supuesto, la contrapartida de esta eficiencia mejorada es la necesidad de componentes adicionales a un costo mayor.

Por qué es necesario un equilibrio adecuado de las celdas para los paquetes de baterías

En baterías LiFePO4 , tan pronto como la celda con el voltaje más bajo alcance el corte de voltaje de descarga designado por el BMS o el PCM, apagará toda la batería.Si las celdas se desequilibraron durante la descarga, esto puede significar que algunas celdas tienen energía sin usar y que la batería no está realmente "vacía".Del mismo modo, si las celdas no están balanceadas cuando se cargan, la carga se interrumpirá tan pronto como la celda con el voltaje más alto alcance el voltaje de corte, y no todas las celdas LiFePO4 estarán completamente cargadas y la batería no se cargará. o.

¿Qué hay de malo en eso?Para empezar, una batería desequilibrada tendrá una capacidad menor y un voltaje de corte más alto en el nivel de la batería.Además, cargar y descargar continuamente una batería desequilibrada exacerbará esto con el tiempo.El perfil de descarga relativamente lineal de las celdas LiFePO4 hace que sea cada vez más importante que todas las celdas estén emparejadas y equilibradas: cuanto mayor sea la diferencia entre los voltajes de las celdas, menor será la capacidad obtenible.

La teoría es que todas las celdas equilibradas se descargan a la misma velocidad y, por lo tanto, se cortan al mismo voltaje cada vez.Esto no siempre es cierto, por lo que tener un circuito de equilibrio (o PCM/BMS) garantiza que, al cargar, las celdas de la batería puedan equilibrarse por completo para mantener la capacidad de diseño de la batería y cargarse por completo.El mantenimiento adecuado es clave para obtener la vida útil completa de su batería de litio, y el equilibrio de celdas es una gran parte de eso.

Resumen

El equilibrio de celdas no solo es importante para mejorar el rendimiento y los ciclos de vida de la batería, sino que agrega un elemento de seguridad a la batería.Una de las tecnologías emergentes para mejorar la seguridad de las baterías y prolongar su vida útil es el equilibrio avanzado de celdas.Dado que las nuevas tecnologías de balanceo de celdas rastrean la cantidad de balanceo que necesitan las celdas individuales, se incrementa la vida útil de los paquetes de baterías y se mejora la seguridad general de la batería.

Si tiene más preguntas sobre el equilibrio de celdas, las baterías de litio o cualquier otra cosa, no dude en contactarnos. Contáctenos .