Lityum-iyon güç bataryasında hücre dengeleme uygulaması

Hücre dengeleme nedir?

Lityum-iyon güç batarya paketleri genellikle seri veya paralel bağlanmış birkaç tek hücreden oluşur. İki yaygın lityum-iyon pil türü vardır: üçlü lityum pil ve lityum demir fosfat batarya. Hücre dengeleme, bir seri batarya paketindeki farklı hücreler için diferansiyel akımların kullanılması anlamına gelir.

Akünün kullanımı sırasında, seri haldeki hücreler hücre dengeleme yoluyla etkinleştirilebilir ve şarj edilebilir, böylece her bir akü biriminin enerjisinin kullanılabilir olmasını sağlamak için hücrelerin kapasitesi en üst düzeye çıkarılabilir.

Aktif hücre dengeleme ve pasif hücre dengeleme

Hücre dengeleme aktif hücre dengeleme ve pasif hücre dengeleme olarak ikiye ayrılır. Pasif hücre dengeleme genellikle direnç deşarjı yoluyla daha yüksek voltajlı bataryayı boşaltır, gücü ısı şeklinde serbest bırakır ve diğer bataryalar için daha fazla şarj süresi kazandırır. Bu şekilde, tüm sistemin gücü en az kapasiteye sahip batarya tarafından sınırlandırılır.

Şarj işlemi sırasında, lityum piller genellikle bir şarj üst limit koruma voltaj değerine sahiptir. Belirli bir pil dizisi bu voltaj değerine ulaştığında, lityum pil koruma kartı şarj devresini kesecek ve şarjı durduracaktır. Şarj voltajı, genellikle aşırı şarj olarak bilinen bu değeri aşarsa, lityum pil yanabilir veya patlayabilir.

Bu nedenle pasif hücre dengelemenin avantajları düşük maliyet ve basit devre tasarımıdır. Dezavantajları ise hücre dengelemenin kalan en düşük batarya kapasitesine göre yapılması, bunun da küçük bir kalan kapasiteye sahip bir bataryanın kapasitesini artıramaması ve dengelenen gücün 100%'sinin ısı şeklinde boşa harcanmasıdır. Lityum pil koruma kartları genellikle pilin aşırı şarj olmasını önlemek için bir aşırı şarj koruma fonksiyonuna sahiptir.

Aktif hücre dengeleme, yüksek verimlilik ve düşük kayıpla güç aktarımı yoluyla eşitlenir. Farklı üreticilerin farklı yöntemleri vardır ve dengeleme akımı da 1 ila 10 A arasında değişir. Şu anda piyasada bulunan birçok aktif hücre dengeleme teknolojisi olgunlaşmamıştır, bu da akünün aşırı deşarj olmasına ve akünün zayıflamasının hızlanmasına neden olur.

Piyasadaki aktif hücre dengeleme sistemlerinin çoğu voltaj dönüşümü prensibini kullanmakta ve çip üreticilerinin pahalı çiplerine dayanmaktadır. Ayrıca, hücre dengeleme çipine ek olarak, bu yöntem pahalı transformatörler gibi büyük boyutlu ve yüksek maliyetli çevresel bileşenler de gerektirir.

Pasif hücre dengeleme küçük kapasiteli, düşük seri lityum pil paketi uygulamaları için uygundur ve aktif hücre dengeleme yüksek seri, büyük kapasiteli güç lityum pil paketi uygulamaları için uygundur. BMS için, çok önemli olan balans fonksiyonuna ek olarak, arkasındaki balans stratejisi daha da önemlidir.

Lityum-iyon güç bataryaları neden hücre dengelemeye ihtiyaç duyar?

Hücreler arasındaki şarj ve deşarj sayısı arttıkça, voltaj farkı giderek büyür

● Pil hücresinin üretim süreci sırasında, farklı hücreler arasında küçük farklılıklar olacaktır.
● Uzun süreli hızlı şarj ortamında kullanıldığında, hücreler arasındaki voltaj farkı giderek artacaktır.
● Batarya yönetim sistemi (BMS), güç bataryasının beyni ve elleri olarak çeşitli verileri toplar, batarya şarj durumunu, sağlık durumunu ve diğer parametreleri hesaplar, her bir batarya hücresinin performansını değerlendirir ve batarya hücresi tehlikeli bir durumda olduğunda zamanında acil durum önlemleri alır Araç sürüş güvenliğini korumak için kontrol mantığı.
● BMS çeşitli verileri toplayarak şarj durumunu hesaplar.

Küçük kapasiteli pil hücresi gerçek pil ömrünü doğrudan etkiler

● Akü değiştirme versiyonunun elektrikli araç akü paketi, seri olarak bağlanmış birden fazla lityum demir fosfat veya üçlü hücreden oluşur. Farklı hücrelerin üretim sürecindeki küçük farklılıklar nedeniyle, hücrelerin voltajı, yüksek akımın uzun süreli kullanımı koşullarında kaçınılmaz olarak kademeli olarak değişecektir.

● Kısa plaka etkisine göre, küçük kapasiteli pil hücreleri gerçek pil ömrünü doğrudan etkiler. Bataryayı kullanırken, küçük kapasiteli hücreler, aşırı şarj ve aşırı deşarja neden olması kolay olan kesme voltajına ilk ulaşanlardır. Bu sadece kullanıcı deneyimini etkilemekle kalmaz, aynı zamanda pil ömrü ve güvenliği üzerinde de belirli bir etkiye sahiptir.

● Bireysel voltaj ve kapasite vb. farklılıklarından kaynaklanan akülerin dengesiz eğilimini önlemek için akü yönetim sisteminin (BMS) aküleri dengelemeye başlaması gerekir.

Lityum demir fosfat pilin özellikleri

● Araç uzun süre hızlı şarj çalışma durumunda kalırsa, akü hücreleri arasındaki basınç farkı çok büyük olur ve bu da aracın seyir menzilinin azalmasına neden olur.

● Bu nedenle, aracın akü değiştirme versiyonu her seferinde ev akü deği̇şti̇rme akü değiştirme istasyonu, akü voltaj farkının makul bir aralıkta olmasını sağlamak ve akü ömrünü uzatmak için akü basınç farkını test edecek ve koruyacaktır.

Genel olarak, hücre dengeleme akünün durumunu değiştirebilir. Hücre dengelemenin amacı, bataryanın her bir hücresinin durumunu aynı seviyeye getirmektir, böylece batarya daha dayanıklı olacaktır. Yani hücre dengelemenin anlamı şudur:

● Tekli hücrenin tutarlılığını artırın, böylece her bir tekli hücre normal kullanım sırasında aynı durumu korur;
● Pilin bozulmasını yavaşlatır ve pil ömrünü uzatır;
● Tek tek akülerin uzun süreli aşırı şarj ve aşırı deşarjından kaynaklanan termal kaçakları önleyin.

Hızlı şarjın batarya üzerindeki etkisi ve batarya değişiminin avantajları

Uzun süreli hızlı şarjın pilin erken yaşlanmasına neden olması muhtemeldir ve ciddi şekilde zayıflatılmış bir pil, pil ömründe sıçramalar yaşayabilir:

● Yüksek seyir menzilinin sıçraması, kısa bir mesafe içinde seyir menzilinde hızlı bir düşüş olarak kendini gösterir;
● Kilometre ortada atlıyor ve kilometre 200 kilometrelik seyir durumunda yukarı ve aşağı dalgalanıyor;
● Düşük kilometre atlaması ciddi olduğunda, aracın kapanmasına ve çalıştırılamamasına neden olabilir.

Akü değiştirme aşağıdaki avantajlara sahiptir:

● Takas istasyonu hücre dengeleme koşullarına sahiptir. Güç istasyonu günde 24 saat izlenir ve şarj işlemi boyunca denetlenir, böylece akünün anormal bilgileri zamanında izlenebilir, anormal akü dondurulur ve akü dengelenir ve balans tamamlanana ve test normal olana kadar akü aktarılmaz.

● Hücre dengeleme zaman alıcı, yoğun emek gerektiren ve maliyetli bir işlemdir. Her seferinde aküyü dengelemek çok zaman alır. Hücre dengelemede bir sorun olmadıktan sonra, akü değiştirme istasyonu akünün kullanımını izlemeye ve tespit etmeye devam edecektir, bu da zaman alıcı, emek yoğun ve maliyetlidir. Akü değişim aracı akü dengeleme işlemi akü değişim istasyonu tarafından tamamlanır.

● Aracın normal kullanımı altında, daha yüksek kaliteli akü servis performansının keyfini çıkarabilirsiniz.

Pil hücresi ile ilgili daha fazla makale için lütfen şu adrese bakın prizmatik hücre, hidrojen yakıt hücreleri, NMC hücre voltajı.