چرا متعادل کردن سلول های Lifepo4 مهم است؟

وقتی یک بسته باتری لیتیومی با استفاده از چندین سلول به صورت سری طراحی شده است، طراحی ویژگی های الکترونیکی برای تعادل مداوم ولتاژ سلول بسیار مهم است.این نه تنها برای عملکرد بسته باتری بلکه برای چرخه عمر بهینه است.

استفاده از تعادل سلولی ما را قادر می سازد تا باتری با ظرفیت بیشتری را برای یک برنامه طراحی کنیم زیرا تعادل به باتری اجازه می دهد تا به حالت شارژ بالاتر (SOC) دست یابد.بسیاری از شرکت‌ها ترجیح می‌دهند از تعادل سلولی در ابتدای طراحی خود برای کاهش هزینه استفاده نکنند، اما بدون سرمایه‌گذاری در سخت‌افزار و نرم‌افزار تعادل سلولی، طراحی اجازه نمی‌دهد SOC به 100 درصد نزدیک شود.

قبل از ساخت باتری، مهم است که اطمینان حاصل شود که تمام سلول‌های LiFePO4 از نظر ولتاژ و مقاومت داخلی مطابقت دارند و از نظر ولتاژ و مقاومت داخلی مطابقت دارند - و همچنین باید پس از ساخت متعادل شوند.

تعادل سلولی چیست؟

بالانس سلولی فرآیند یکسان سازی ولتاژها و حالت شارژ بین سلول ها در زمانی که آنها در شارژ کامل هستند می باشد.هیچ دو سلولی یکسان نیستند.همیشه تفاوت های جزئی در وضعیت شارژ، نرخ خود تخلیه، ظرفیت، امپدانس و ویژگی های دما وجود دارد.این درست است حتی اگر سلول ها همان مدل، همان سازنده و همان تعداد تولید باشند.سازندگان سلول‌ها را بر اساس ولتاژ مشابه دسته‌بندی می‌کنند تا تا حد ممکن با هم مطابقت داشته باشند، اما هنوز تغییرات جزئی در امپدانس، ظرفیت و سرعت تخلیه خود سلول‌ها وجود دارد که در نهایت می‌تواند منجر به واگرایی در ولتاژ در طول زمان شود.

متعادل کردن سلول های LifePO4

بسته های باتری LiFePO4 (یا هر بسته باتری لیتیومی) دارای یک برد مدار با مدار متعادل، ماژول مدار محافظ (PCM) یا مدار مدیریت باتری (BMS) صفحه ای که باتری و سلول های آن را نظارت می کند برای اطلاعات بیشتر این وبلاگ را بخوانید اطلاعاتی در مورد حفاظت از مدار لیتیوم هوشمند .در باتری با مدار متعادل کننده، مدار به سادگی ولتاژ سلول های جداگانه در باتری را با سخت افزار متعادل می کند زمانی که باتری به 100٪ SOC نزدیک می شود. استاندارد صنعتی برای فسفات آهن لیتیوم این است که بالاتر از ولتاژ سلولی 3.6 ولت متعادل شود.در PCM یا BMS، تعادل نیز معمولاً توسط سخت‌افزار حفظ می‌شود، با این حال، محافظت‌ها یا قابلیت‌های مدیریتی اضافی در مدار وجود دارد که از باتری محافظت می‌کند که فراتر از کاری است که یک مدار متعادل انجام می‌دهد، مانند محدود کردن جریان شارژ/دشارژ باتری.

بسته‌های باتری SLA مانند لیتیوم نظارت نمی‌شوند، بنابراین به همان شیوه متعادل نیستند.یک باتری SLA با شارژ باتری با ولتاژ کمی بالاتر از حد معمول متعادل می شود.از آنجایی که باتری هیچ نظارت داخلی ندارد، برای جلوگیری از فرار حرارتی باید توسط یک دستگاه خارجی به نام هیدرومتر یا شخصی نظارت شود.این به طور خودکار انجام نمی شود، اما معمولا در یک برنامه تعمیر و نگهداری معمول انجام می شود.

متعادل کردن سلول های LifePO4 تکنیک

راه حل اساسی تعادل سلول ولتاژ و حالت شارژ را در بین سلول ها زمانی که در حالت شارژ کامل هستند یکسان می کند.تعادل سلولی معمولاً به دو نوع طبقه بندی می شود:

منفعل

● فعال

● تعادل سلولی غیرفعال

روش تعادل سلولی غیرفعال تا حدودی ساده و سرراست است.سلول ها را از طریق یک مسیر بای پس اتلافی تخلیه کنید.این بای پس می تواند یکپارچه یا خارجی برای مدار مجتمع (IC) باشد.چنین رویکردی در کاربردهای سیستمی کم هزینه مطلوب است.این واقعیت که 100٪ انرژی اضافی از یک سلول انرژی بالاتر به عنوان گرما تلف می شود، روش غیرفعال را برای استفاده در حین تخلیه به دلیل تأثیر آشکار بر زمان کارکرد باتری ترجیح داده نمی شود.

تعادل فعال سلول های LifePO4

متعادل‌سازی سلول فعال، که از جابجایی شارژ خازنی یا القایی برای انتقال شارژ بین سلول‌های باتری استفاده می‌کند، به طور قابل‌توجهی کارآمدتر است زیرا انرژی به جای تخلیه به جایی که نیاز است منتقل می‌شود.البته، مبادله برای این راندمان بهبود یافته، نیاز به قطعات اضافی با هزینه بالاتر است.

چرا تعادل سلولی مناسب برای بسته های باتری ضروری است؟

که در باتری های LiFePO4 ، به محض اینکه سلولی که کمترین ولتاژ را دارد به قطع ولتاژ تخلیه تعیین شده توسط BMS یا PCM برخورد کند، کل باتری را خاموش می کند.اگر سلول ها در حین تخلیه نامتعادل بودند، این ممکن است به این معنی باشد که برخی از سلول ها انرژی استفاده نشده ای دارند و باتری واقعاً "خالی" نیست.به همین ترتیب، اگر سلول‌ها در هنگام شارژ متعادل نباشند، به محض اینکه سلول با بالاترین ولتاژ به ولتاژ قطع رسید، شارژ قطع می‌شود و تمام سلول‌های LiFePO4 به طور کامل شارژ نمی‌شوند و باتری نیز شارژ نمی‌شود. یا

چه چیز بدی در آن وجود دارد؟برای شروع، یک باتری نامتعادل ظرفیت کمتر و ولتاژ قطع بالاتر در سطح باتری خواهد داشت.علاوه بر این، شارژ و دشارژ مداوم یک باتری نامتعادل به مرور زمان این موضوع را تشدید می کند.مشخصات تخلیه نسبتا خطی سلول‌های LiFePO4 باعث می‌شود که همه سلول‌ها مطابقت و متعادل باشند - هرچه اختلاف بین ولتاژ سلول بیشتر باشد، ظرفیت قابل دستیابی کمتر می‌شود.

تئوری این است که سلول های متعادل همه با سرعت یکسان تخلیه می شوند و بنابراین هر بار با یک ولتاژ قطع می شوند.این همیشه درست نیست، بنابراین داشتن یک مدار متعادل کننده (یا PCM/BMS) تضمین می کند که در هنگام شارژ، سلول های باتری می توانند به طور کامل متعادل شوند تا ظرفیت طراحی باتری حفظ شود و کاملاً شارژ شود.تعمیر و نگهداری مناسب کلیدی است که طول عمر کامل باتری لیتیومی شما را از بین ببرد، و تعادل سلولی قطعه بزرگی از آن است.

خلاصه

تعادل سلولی نه تنها برای بهبود عملکرد و چرخه عمر باتری مهم است، بلکه عنصر ایمنی را به باتری اضافه می کند.یکی از فناوری‌های نوظهور برای افزایش ایمنی باتری و افزایش عمر باتری، تعادل سلولی پیشرفته است.از آنجایی که فناوری‌های جدید تعادل سلولی میزان تعادل مورد نیاز هر سلول را ردیابی می‌کنند، عمر قابل استفاده بسته‌های باتری افزایش می‌یابد و ایمنی کلی باتری افزایش می‌یابد.

اگر سؤال دیگری در مورد تعادل سلولی، باتری های لیتیومی یا هر چیز دیگری دارید، لطفاً با ما تماس بگیرید .