BMS pentru baterie litiu-ion
BMS pentru bateriile litiu-ion joacă rolul principal în funcționarea bateriilor cu litiu. După cum știm cu toții, bateriile LiFePO4 includ multă putere și valoare într-un pachet mic. Chimia acestor baterii este partea principală a performanței lor superioare. Dar toate bateriile comerciale de renume LiFePO4 includ, de asemenea, un alt factor important, împreună cu celulele bateriei în sine: un sistem electronic de gestionare a bateriei proiectat cu grijă (BMS). Un sistem de management al bateriei bine conceput protejează, acest 100% testul garantează o capacitate de producție mai mare, capacitate mai mare a bateriei, și angajamente reduse de garanție. BMS excelent poate detecta, de asemenea, umiditatea acumulatorului LiFePO4 pentru a evita accidentele.
Toate bateriile noastre LiFePO4 includ un BMS intern sau extern. Să aruncăm o privire la modul în care un BMS protejează și optimizează funcționarea unei baterii LiFePO4.
1. Protecție la supracurent și scurtcircuit
Fiecare baterie are un curent maxim specificat pentru o funcționare sigură. Dacă bateriei este aplicată o sarcină care consumă un curent mai mare, poate cauza supraîncălzirea bateriei. Când este important să utilizați bateria într-un mod care să mențină consumul de curent sub specificația maximă, BMS-ul acționează din nou ca un dispozitiv de protecție împotriva supracurentului și deconectează bateria de la funcționare.
Aceste concepte de protecție pot fi înțelese cel mai bine cu un exemplu folosind una dintre bateriile Spaceflight Power, sale 12.8 volt 9 baterie amperi-oră cu un curent maxim de descărcare continuă de 20 amperi. Primul nivel de protecție la descărcare la supracurent apare atunci când bateria se descarcă între 20 şi 30 amperi cu o întârziere de timp de 10 secunde. Pentru a elibera protecția, sarcina trebuie îndepărtată pt 15 secunde. Al doilea nivel de protecție apare atunci când bateria se descarcă între 25 şi 35 amperi pentru 3 secunde. Protecția este eliberată din nou la îndepărtarea sarcinii pt 15 secunde. Al treilea nivel de protecție apare atunci când bateria este descărcată între 40 şi 50 amperi pentru 31 milisecunde. La fel ca celelalte lansări, protecţia se eliberează la scoaterea sarcinii pt 15 secunde. Nivelurile multiple de protecție permit bateriei să se descarce la o viteză mare pentru a face față solicitărilor de supratensiune fără a deteriora bateria.
Un scurtcircuit al bateriei este cea mai gravă formă a stării de supracurent. De obicei, apare atunci când electrozii sunt conectați accidental cu o bucată de metal. BMS pentru bateriile litiu-ion conține un circuit echilibrat și circuite suplimentare care controlează parametrii bateriei prin protejarea împotriva supra-descărcării și supra-descărcării. Bateria se oprește înăuntru 200-600 microsecunde ale unui scurtcircuit extern, apoi reia funcționarea normală dacă condiția de scurtcircuit este eliminată.
2. Supra și Subtensiune
Celulele bateriei LiFePO4 funcționează în siguranță pe o gamă de tensiuni, de obicei de la 2,0 V la 4,2 V. Unele substanțe chimice ale litiului au ca rezultat celule care sunt foarte sensibile la supratensiune, dar celulele LiFePO4 sunt mai tolerante. Încă, supratensiune semnificativă pentru o perioadă prelungită în timpul încărcării poate cauza placarea cu litiu metalic pe anodul bateriei, ceea ce degradează permanent performanța. La fel ca materialul catodului se poate oxida, deveni instabil, și produc dioxid de carbon care poate provoca o creștere a presiunii în celulă.
Subtensiunea în timpul descărcării bateriei este, de asemenea, o problemă atunci când se descarcă o celulă LiFePO4 sub aproximativ 2,0 V, ceea ce duce la defectarea materialelor electrodului.. Bateriile cu litiu au o tensiune de funcționare minimă recomandată. De exemplu, tensiunea minima recomandata este 11V. BMS pentru baterie litiu-ion acționează ca o siguranță pentru a deconecta bateria de la circuit dacă orice celulă scade sub 2,0 V.
3. Circuit de echilibru litiu
Bateriile LiFePO4 au o diferență majoră față de bateriile cu plumb-acid atunci când vine vorba de echilibrarea tensiunii din fiecare celulă în timpul încărcării acesteia. Datorită micilor diferențe în condițiile de producție sau de funcționare, fiecare celulă dintr-o baterie se încarcă la o rată ușor diferită. Într-o baterie plumb-acid, când o celulă se încarcă mai repede și atinge tensiunea maximă, curentul de încărcare tipic scăzut, împreună cu supraîncărcarea-retur, va garanta că celelalte celule vor fi încărcate complet. Într-un sens, celulele dintr-o baterie plumb-acid se auto-egalizează în timp ce se încarcă.
Nu este cazul bateriilor LiFePO4. Când o celulă LiFePO4 este complet încărcată, tensiunea sa începe să crească și mai mult, ceea ce poate duce la deteriorarea electrodului. În bateriile cu litiu, de îndată ce celula cu cea mai joasă tensiune atinge întreruperea tensiunii de descărcare, va opri întreaga baterie. Aceasta poate însemna că unele celule au energie neutilizată. De asemenea, dacă celulele nu sunt echilibrate atunci când se încarcă, încărcarea va fi întreruptă de îndată ce celula cu cea mai mare tensiune atinge tensiunea de întrerupere, și nu toate celulele vor fi încărcate complet.
Încărcarea și descărcarea continuă a unei baterii dezechilibrate va reduce capacitatea bateriei în timp. Adică unele celule vor fi încărcate complet, iar alții nu vor, rezultând o baterie care nu poate ajunge niciodată 100% Stat de sarcină.
Un bine proiectat baterie BMS se va asigura că fiecare celulă se încarcă în siguranță și complet înainte de finalizarea întregului proces de încărcare.
4. Supratemperatură
Spre deosebire de bateriile cu plumb-acid sau oxid de litiu-cobalt, Bateriile LiFePO4 funcționează eficient și în siguranță la temperaturi de până la 60℃ sau mai mult. Dar la temperaturi mai ridicate de funcționare și depozitare, ca la toate bateriile, materialele electrozilor vor începe să se degradeze. O baterie LiFePO4 cu BMS folosește termistori încorporați pentru a monitoriza în mod activ temperatura în timpul funcționării, și va deconecta bateria de la circuit la o temperatură specificată.
Concluzie
Bateriile LiFePO4 sunt formate din mai mult decât celule individuale conectate între ele. Acestea includ, de asemenea, un sistem de gestionare a bateriei (BMS) care, în timp ce de obicei nu este vizibil pentru utilizatorul final, se asigură că fiecare celulă din baterie rămâne în limitele de siguranță. Prin urmare, acumulatorul LiFePO4 trebuie să fie echipat cu un sistem de gestionare a bateriei LiFePO4 țintit BMS pentru a monitoriza eficient, proteja, echilibru, și alarma de eroare a acumulatorului, îmbunătățind astfel eficiența și durata de viață a întregii baterii LiFePO4. BMS pentru bateriile litiu-ion este ca creierul ființelor umane, fără BMS bateria nu poate funcționa corect.
