Как подобрать литий-ионные аккумуляторы, если они несовместимы?

Литий-ионные аккумуляторы являются основой современных портативных устройств, электромобилей и систем возобновляемой энергии. Их высокая плотность энергии и возможность перезарядки делают их незаменимыми в нашей повседневной жизни.

Однако не все литий-ионные батареи одинаковы. Из-за различий в производственных процессах и материалах могут возникнуть несоответствия, что приведет к проблемам с их эффективным использованием в определенных приложениях. Одной из распространенных проблем, с которыми сталкиваются инженеры и исследователи, является несоответствие между батареями, что может привести к дисбалансу в производительности, емкости и сроке службы.

Итак, как можно устранить эти несоответствия? Вот руководство о том, как подобрать литий-ионные батареи, если они несовместимы.

Метод распределения напряжения

В сфере управления литий-ионными батареями метод распределения напряжения является фундаментальным методом, используемым для согласования нестабильных батарей. Этот метод направлен на обеспечение гармоничной работы батарей с различными характеристиками напряжения в системе. При последовательном соединении аккумуляторов с разными уровнями напряжения может возникнуть дисбаланс, приводящий к перезарядке или чрезмерной разрядке отдельных элементов. Чтобы предотвратить подобные проблемы, инженеры и исследователи используют метод распределения напряжения.

Проверка напряжения и группировка

Первый шаг в методе распределения напряжения включает в себя точное тестирование напряжения отдельных элементов или батарей. Каждая батарея тестируется для определения напряжения холостого хода, которое представляет собой напряжение, когда батарея не находится под какой-либо нагрузкой. На основании этих измерений батареи группируются в кластеры с одинаковыми уровнями напряжения. Группирование батарей с одинаковым напряжением сводит к минимуму различия при их последовательном соединении.

Схемы балансировки напряжения

Схемы балансировки напряжения являются важными компонентами систем управления батареями. Эти схемы активно контролируют напряжение каждой ячейки и перераспределяют энергию по мере необходимости для поддержания баланса. Когда элементы аккумуляторной батареи имеют разные уровни напряжения, схема балансировки напряжения может передавать энергию от элементов с более высоким напряжением к элементам с более низким напряжением, гарантируя, что все элементы работают в безопасном диапазоне напряжения. Этот процесс активной балансировки помогает смягчить дисбаланс, особенно в больших аккумуляторных блоках, используемых в электромобилях и системах хранения энергии.

3.2V 20A Низкотемпературная батарея LiFePO4 -40℃ 3C Разрядная емкость ≥70% Температура зарядки: -20~45℃ Температура разрядки: -40~+55℃ пройти тест на иглоукалывание -40℃ максимальная скорость разряда: 3C

ЧИТАТЬ ДАЛЕЕ

Методы выравнивания заряда

В процессе зарядки некоторые батареи могут достичь максимального напряжения раньше, чем другие, что приводит к проблемам с перезарядкой. Для предотвращения перезаряда используются методы выравнивания заряда, такие как зарядка при постоянном напряжении и ограничение напряжения. Зарядка при постоянном напряжении гарантирует, что все элементы в блоке заряжаются до одинакового уровня напряжения, а методы ограничения напряжения ограничивают напряжение на отдельных элементах, чтобы предотвратить повреждение, вызванное перезарядом.

Мониторинг напряжения и управление с обратной связью

Мониторинг напряжения в режиме реального времени имеет решающее значение для выявления любых отклонений в уровнях напряжения между батареями. Системы управления батареями, оснащенные сложными алгоритмами, постоянно контролируют напряжение каждой ячейки. При обнаружении несоответствий активируются механизмы управления с обратной связью для регулировки токов зарядки или разрядки, чтобы вернуть все элементы к желаемым уровням напряжения. Такой упреждающий подход гарантирует, что батареи остаются сбалансированными и работают эффективно.

Статический метод распределения мощности

Помимо напряжения, статическая емкость литий-ионных аккумуляторов может варьироваться из-за производственных несоответствий, что приводит к несоответствию производительности. Метод статического распределения емкости направлен на устранение несоответствия емкости отдельных элементов или батарей.

Используя специальные методы, инженеры могут подобрать батареи различной емкости, обеспечивая оптимальную производительность и долговечность в различных приложениях.

Тестирование емкости и группировка

Подобно распределению напряжения, метод статического распределения емкости начинается с точного тестирования емкости отдельных батарей. Тестирование емкости определяет общий заряд, который может хранить батарея, и обычно проводится в определенных условиях для обеспечения стабильности.

После тестирования аккумуляторы группируются в зависимости от их емкости. Группирование батарей в кластеры одинаковой емкости помогает предотвратить проблемы, возникающие из-за значительных различий в возможностях хранения энергии.

Низкотемпературный прочный полимерный аккумулятор для ноутбука с высокой плотностью энергии Спецификация аккумулятора: 11,1 В 7800 мАч -40 ℃ 0,2 C разрядная емкость ≥80% Пыленепроницаемый, устойчивый к падению, антикоррозийный, антиэлектромагнитный

ЧИТАТЬ ДАЛЕЕ

Схемы балансировки мощности

Схемы балансировки емкости предназначены для выравнивания запасенной энергии между батареями внутри блока. Эти схемы постоянно контролируют состояние заряда каждой батареи и регулируют токи зарядки или разрядки, чтобы гарантировать, что все батареи в системе имеют одинаковый уровень энергии.

Перераспределяя энергию по мере необходимости, схемы балансировки емкости предотвращают перезарядку или чрезмерную разрядку отдельных батарей, максимально увеличивая общий срок службы аккумуляторной батареи.

Усовершенствованные системы управления батареями (BMS)

Усовершенствованные системы управления батареями играют решающую роль в методе статического распределения емкости. Эти интеллектуальные системы используют алгоритмы и данные в реальном времени для управления циклами зарядки и разрядки отдельных батарей.

Системы BMS могут идентифицировать батареи с меньшей емкостью и корректировать работу системы с учетом этих ограничений. Обеспечивая точный контроль над процессами зарядки и разрядки, системы BMS помогают поддерживать баланс внутри аккумуляторного блока, обеспечивая стабильную работу и продлевая общий срок службы аккумуляторов.

Методы зарядовой связи

Методы сопряжения заряда включают регулировку скорости зарядки и разрядки аккумуляторов в зависимости от их емкости. Батареи с меньшей емкостью заряжаются медленнее, чтобы предотвратить перезарядку, тогда как батареи с большей емкостью могут разряжаться немного быстрее.

Сопоставляя скорость заряда и разряда с емкостью отдельных батарей, инженеры могут гармонизировать производительность несовместимых батарей, позволяя им беспрепятственно работать вместе в системе.

Метод распределения внутреннего сопротивления

Еще одним критическим фактором, который способствует нестабильности литий-ионных батарей, является внутреннее сопротивление. Внутреннее сопротивление, часто вызванное различиями в производственных процессах и материалах, может повлиять на эффективность батареи, выходную мощность и общую производительность. Метод распределения внутреннего сопротивления направлен на устранение этих различий путем управления внутренним сопротивлением отдельных элементов или батарей внутри блока.

Вот как этот метод может эффективно сочетать литий-ионные батареи с непостоянным внутренним сопротивлением.

Испытание и характеристика внутреннего сопротивления

Прежде чем реализовывать какую-либо стратегию распределения, важно протестировать и определить характеристики внутреннего сопротивления каждой батареи. Для точного измерения внутреннего сопротивления можно использовать различные методы, такие как импедансная спектроскопия и импульсное тестирование. Понимая профили внутреннего сопротивления различных батарей, инженеры могут выявить несоответствия и сгруппировать батареи со схожими значениями внутреннего сопротивления.

Компенсация активного сопротивления

Методы компенсации активного сопротивления предполагают использование электронных схем для компенсации внутреннего сопротивления отдельных батарей. Эти схемы измеряют внутреннее сопротивление каждой ячейки и регулируют напряжение и ток, подаваемые на батарею во время зарядки и разрядки. Компенсируя внутреннее сопротивление, система может обеспечить более стабильную выходную мощность, гарантируя, что все батареи вносят одинаковый вклад в общую производительность системы.

Контроль и мониторинг температуры

Внутреннее сопротивление очень чувствительно к изменениям температуры. По мере повышения температуры батареи ее внутреннее сопротивление обычно уменьшается, что приводит к потенциальному дисбалансу в системе.

Внедрение механизмов контроля температуры, таких как системы охлаждения или нагрева, помогает поддерживать постоянную температуру для всех батарей внутри блока. Кроме того, мониторинг температуры в режиме реального времени гарантирует быстрое обнаружение и устранение любых отклонений, предотвращая тепловой дисбаланс, который может повлиять на внутреннее сопротивление.

Динамическая балансировка нагрузки

Методы динамической балансировки нагрузки включают регулировку нагрузки на отдельные батареи в зависимости от их внутреннего сопротивления. Батареи с более высоким внутренним сопротивлением могут испытывать более значительные падения напряжения при больших нагрузках.

Схемы динамической балансировки нагрузки постоянно контролируют выходное напряжение каждой батареи и соответствующим образом распределяют нагрузку. Обеспечивая, чтобы батареи с более высоким внутренним сопротивлением выдерживали меньшие нагрузки, система может достичь более сбалансированной производительности, оптимизируя общую эффективность аккумуляторной батареи.