BMS per batteria agli ioni di litio
Il BMS per le batterie agli ioni di litio svolge il ruolo principale nel funzionamento della batteria al litio. Come tutti sappiamo, le batterie LiFePO4 racchiudono molta potenza e valore in un piccolo pacchetto. La chimica di queste batterie è la parte principale delle loro prestazioni superiori. Ma tutte le batterie LiFePO4 commerciali affidabili includono anche un altro fattore importante oltre alle celle stesse della batteria: un sistema elettronico di gestione della batteria attentamente progettato (BMS). Un sistema di gestione della batteria ben progettato protegge, Questo 100% il test garantisce una maggiore capacità produttiva, maggiore capacità della batteria, e impegni di garanzia ridotti. L'eccellente BMS può anche rilevare l'umidità del pacco batteria LiFePO4 per evitare incidenti.
Tutte le nostre batterie LiFePO4 includono un BMS interno o esterno. Diamo un'occhiata a come un BMS protegge e ottimizza il funzionamento di una batteria LiFePO4.
1. Protezione da sovracorrente e cortocircuito
Ogni batteria ha una corrente massima specificata per un funzionamento sicuro. Se alla batteria viene applicato un carico che assorbe una corrente maggiore, potrebbe causare il surriscaldamento della batteria. Quando è importante utilizzare la batteria in modo da mantenere l'assorbimento di corrente al di sotto delle specifiche massime, il BMS funge ancora una volta da dispositivo di protezione contro le condizioni di sovracorrente e disconnette la batteria dal funzionamento.
Questi concetti di protezione possono essere meglio compresi con un esempio utilizzando una delle batterie di Spaceflight Power, suo 12.8 volt 9 Batteria ampere-ora con una corrente di scarica continua massima di 20 amplificatori. Il primo livello di protezione da scarica eccessiva si verifica quando la batteria si scarica nel frattempo 20 E 30 amplificatori con un ritardo di 10 Secondi. Per liberare la protezione, è necessario rimuovere il carico 15 Secondi. Il secondo livello di protezione si verifica quando la batteria si scarica tra 25 E 35 amplificatori per 3 Secondi. La protezione viene nuovamente rilasciata alla rimozione del carico per 15 Secondi. Il terzo livello di protezione si verifica quando la batteria è scarica 40 E 50 amplificatori per 31 millisecondi. Come le altre uscite, la protezione viene rilasciata alla rimozione del carico per 15 Secondi. I molteplici livelli di protezione consentono alla batteria di scaricarsi a una velocità elevata per gestire le richieste di sovraccarico senza danneggiare la batteria.
Un cortocircuito della batteria è la forma più grave di condizione di sovracorrente. Di solito si verifica quando gli elettrodi vengono collegati accidentalmente a un pezzo di metallo. Il BMS per batterie agli ioni di litio contiene un circuito bilanciato e circuiti aggiuntivi che controllano i parametri della batteria proteggendola da scarica eccessiva e scarica eccessiva. La batteria si spegne all'interno 200-600 microsecondi di un cortocircuito esterno, quindi riprende il normale funzionamento se la condizione di cortocircuito viene rimossa.
2. Sovratensione e sottotensione
Le celle della batteria LiFePO4 funzionano in sicurezza in un intervallo di tensioni, tipicamente da 2,0 V a 4,2 V. Alcuni prodotti chimici del litio danno origine a celle altamente sensibili alla sovratensione, ma le cellule LiFePO4 sono più tolleranti. Ancora, una sovratensione significativa per un periodo prolungato durante la ricarica può causare la formazione di piastre di litio metallico sull'anodo della batteria che riducono permanentemente le prestazioni. Così come il materiale del catodo può ossidarsi, diventare instabile, e producono anidride carbonica che può causare un aumento di pressione nella cella.
Anche la sottotensione durante la scarica della batteria è un problema quando si scarica una cella LiFePO4 al di sotto di circa 2,0 V, con conseguente rottura dei materiali degli elettrodi. Le batterie al litio hanno una tensione operativa minima consigliata. Per esempio, la tensione minima consigliata è 11V. Il BMS per la batteria agli ioni di litio agisce come un sistema di sicurezza per disconnettere la batteria dal circuito se una cella scende al di sotto di 2,0 V.
3. Circuito di bilanciamento del litio
Le batterie LiFePO4 presentano una grande differenza rispetto alle batterie al piombo quando si tratta di bilanciare la tensione in ciascuna cella durante la ricarica. A causa di piccole differenze nelle condizioni di produzione o operative, ciascuna cella di una batteria si carica a una velocità leggermente diversa. In una batteria al piombo, quando una cella si carica più velocemente e raggiunge la piena tensione, il tipico limite basso della corrente di carica, insieme al ritorno del sovraccarico, garantirà che le altre celle siano completamente cariche. In un certo senso, le celle di una batteria al piombo si autoequalizzano durante la carica.
Questo non è il caso delle batterie LiFePO4. Quando una cella LiFePO4 è completamente carica, la sua tensione inizia ad aumentare ulteriormente, il che potrebbe causare danni agli elettrodi. Nelle batterie al litio, non appena la cella con la tensione più bassa raggiunge l'interruzione della tensione di scarica, spegnerà l'intera batteria. Ciò può significare che alcune cellule hanno energia inutilizzata. Allo stesso modo, se le celle non sono bilanciate durante la ricarica, la ricarica verrà interrotta non appena la cella con la tensione più alta raggiunge la tensione di interruzione, e non tutte le celle saranno completamente cariche.
Caricare e scaricare continuamente una batteria sbilanciata ne ridurrà la capacità nel tempo. Alcune celle saranno completamente cariche, e altri no, con conseguente batteria che potrebbe non raggiungere mai 100% Stato di carica.
Un ben progettato Batteria BMS garantirà che ogni cella si carichi in modo sicuro e completo prima che l'intero processo di ricarica sia completato.
4. Sovratemperatura
A differenza delle batterie al piombo-acido o all'ossido di litio-cobalto, Le batterie LiFePO4 funzionano in modo efficiente e sicuro a temperature fino a 60 ℃ o più. Ma a temperature operative e di stoccaggio più elevate, come con tutte le batterie, i materiali degli elettrodi inizieranno a degradarsi. Una batteria LiFePO4 con BMS utilizza termistori incorporati per monitorare attivamente la temperatura durante il funzionamento, e scollegherà la batteria dal circuito ad una temperatura specificata.
Conclusione
Le batterie LiFePO4 sono costituite da più che semplici celle collegate insieme. Includono anche un sistema di gestione della batteria (BMS) Quale, mentre solitamente non sono visibili all'utente finale, assicura che ogni cella della batteria rimanga entro limiti di sicurezza. Perciò, il pacco batteria LiFePO4 deve essere dotato di un sistema mirato di gestione della batteria LiFePO4 BMS monitorare in modo efficace, proteggere, bilancia, e allarme guasto del pacco batteria, migliorando così l'efficienza e la durata dell'intera batteria LiFePO4. Il BMS per le batterie agli ioni di litio è come il cervello degli esseri umani, senza BMS la batteria non può funzionare correttamente.
