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Pourquoi l'équilibrage des cellules Lifepo4 est important?

309 Publié par BSLBATT octobre 18,2021

Si vous connaissez les batteries au lithium, vous savez qu'elles sont constituées de cellules. Ce concept n'est pas si étranger si l'on considère qu'un batterie plomb-acide scellée (SLA) est également constitué de cellules. Les deux chimies de batterie nécessitent un équilibrage des cellules, mais qu'est-ce que l'équilibrage des cellules ? Comment se passe l'équilibrage des cellules ? Comment cela affecte-t-il les performances ?

Quand un batterie au lithium est conçu en utilisant plusieurs cellules en série, il est très important de concevoir les caractéristiques électroniques pour équilibrer en permanence les tensions des cellules. Ce n'est pas seulement pour les performances de la batterie, mais aussi pour des cycles de vie optimaux.

L'utilisation de l'équilibrage des cellules nous permet de concevoir une batterie avec une plus grande capacité pour une application, car l'équilibrage permet à la batterie d'atteindre un état de charge plus élevé (SOC). De nombreuses entreprises choisissent de ne pas utiliser l'équilibrage des cellules au début de leur conception pour réduire les coûts, mais sans l'investissement dans le matériel et les logiciels d'équilibrage des cellules, la conception ne permet pas au SOC d'approcher 100 %.

Avant la construction de la batterie, il est important de s'assurer que toutes les cellules LiFePO4 correspondent à l'indice d'incapacité, à la tension et à la résistance interne - et elles doivent également être équilibrées après la fabrication.

Solutions

Qu'est-ce que l'équilibrage cellulaire?

L'équilibrage des cellules est le processus d'égalisation des tensions et de l'état de charge entre les cellules lorsqu'elles sont à pleine charge. Il n'y a pas deux cellules identiques. Il existe toujours de légères différences dans l'état de charge, le taux d'autodécharge, la capacité, l'impédance et les caractéristiques de température. Ceci est vrai même si les cellules sont du même modèle, du même fabricant et du même lot de production. Les fabricants trient les cellules en fonction de la tension similaire pour qu'elles correspondent le plus possible, mais il existe encore de légères variations dans l'impédance, la capacité et le taux d'autodécharge des cellules individuelles qui peuvent éventuellement conduire à une divergence de tension au fil du temps.

Équilibrage des cellules LifePO4

Les blocs-piles LiFePO4 (ou tout bloc-piles au lithium) ont une carte de circuit imprimé avec un circuit équilibré, un module de circuit de protection (PCM) ou circuit de gestion de batterie (BMS) carte qui surveille la batterie et ses cellules, lisez ce blog pour en savoir plus informations sur la protection intelligente des circuits au lithium. Dans une batterie avec un circuit d'équilibrage, le circuit équilibre simplement les tensions des cellules individuelles de la batterie avec le matériel lorsque la batterie approche 100 % SOC. Dans un PCM ou un BMS, l'équilibre est également généralement maintenu par le matériel, cependant, il existe des protections ou des capacités de gestion supplémentaires dans le circuit qui protège la batterie qui va au-delà de ce qu'un circuit équilibré fait, comme limiter le courant de charge/décharge de la batterie.

Les batteries SLA ne sont pas surveillées de la même manière que le lithium, elles ne sont donc pas équilibrées de la même manière. Une batterie SLA est équilibrée en chargeant la batterie avec une tension légèrement supérieure à la normale. Étant donné que la batterie n'a pas de surveillance interne, elle devra être surveillée par un appareil externe appelé hydromètre ou une personne pour éviter l'emballement thermique. Cela ne se fait pas automatiquement, mais est généralement effectué dans le cadre d'un programme de maintenance de routine.

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Équilibrage Cellules LifePO4 Techniques

La solution fondamentale de l'équilibrage des cellules égalise la tension et l'état de charge entre les cellules lorsqu'elles sont complètement chargées. L'équilibrage des cellules est généralement classé en deux types :

Passif

● Actif

● Équilibrage passif des cellules

La méthode d'équilibrage des cellules passives est assez simple et directe. Décharger les cellules par une voie de dérivation dissipative. Cette dérivation peut être soit intégrée, soit externe au circuit intégré (CI). Une telle approche est favorable dans les applications de systèmes à faible coût. Le fait que 100% de l'excès d'énergie d'une cellule à plus haute énergie soit dissipée sous forme de chaleur rend la méthode passive moins préférable à utiliser pendant la décharge en raison de l'impact évident sur l'autonomie de la batterie.

Équilibrage actif Cellules LifePO4

L'équilibrage actif des cellules, qui utilise la navette de charge capacitive ou inductive pour transférer la charge entre les cellules de la batterie, est nettement plus efficace car l'énergie est transférée là où elle est nécessaire au lieu d'être purgée. Bien entendu, le compromis pour cette efficacité améliorée est le besoin de composants supplémentaires à un coût plus élevé.

Pourquoi un bon équilibrage des cellules est nécessaire pour les blocs-batteries

In Batteries LiFePO4, dès que la cellule avec la tension la plus basse atteint la coupure de tension de décharge désignée par le BMS ou le PCM, elle éteint toute la batterie. Si les cellules étaient déséquilibrées lors de la décharge, cela peut signifier que certaines cellules ont de l'énergie inutilisée et que la batterie n'est pas vraiment « vide ». De même, si les cellules ne sont pas équilibrées lors de la charge, la charge sera interrompue dès que la cellule avec la tension la plus élevée atteint la tension de coupure, et toutes les cellules LiFePO4 ne seront pas complètement chargées, et la batterie ne sera pas Soit.

Qu'est-ce qu'il y a de si mauvais là-dedans ? Pour commencer, une batterie déséquilibrée aura une capacité plus faible et une tension de coupure plus élevée au niveau de la batterie. De plus, la charge et la décharge continues d'une batterie déséquilibrée aggraveront cela avec le temps. Le profil de décharge relativement linéaire des cellules LiFePO4 rend de plus en plus important que toutes les cellules soient adaptées et équilibrées - plus la différence entre les tensions des cellules est grande, plus la capacité pouvant être obtenue est faible.

La théorie est que les cellules équilibrées se déchargent toutes au même rythme, et donc se coupent à la même tension à chaque fois. Ce n'est pas toujours vrai, donc avoir un circuit d'équilibrage (ou PCM/BMS) garantit que lors de la charge, les cellules de la batterie peuvent être complètement équilibrées pour maintenir la capacité de conception de la batterie et devenir complètement chargées. Un bon entretien est essentiel pour obtenir la durée de vie complète de votre batterie au lithium, et l'équilibrage des cellules en est un élément important.

BSLBATT

Récapitulatif

L'équilibrage des cellules n'est pas seulement important pour améliorer les performances et les cycles de vie de la batterie, il ajoute un élément de sécurité à la batterie. L'équilibrage avancé des cellules est l'une des technologies émergentes pour améliorer la sécurité de la batterie et prolonger sa durée de vie. Étant donné que les nouvelles technologies d'équilibrage des cellules suivent la quantité d'équilibrage requise par les cellules individuelles, la durée de vie utile des blocs-batteries est augmentée et la sécurité globale de la batterie est améliorée.

Si vous avez d'autres questions sur l'équilibrage des cellules, les batteries au lithium ou toute autre chose, n'hésitez pas à veuillez nous contacter.

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