Жоғары вольтты литий-ионды батареялар жинағына негізделген зарядтау әдісі

Авторы: Iflowpower –Портативті электр станциясының жеткізушісі

Жалпы сериялық зарядтар қазіргі уақытта сериялық зарядтың қарапайым құрылымына, төмен құнына және іске асырудың оңайлығына байланысты сериялы түрде құрастырылған литий-ионды аккумулятор пакеттерін зарядтайды. Дегенмен, мономерлі литий-ионды аккумуляторлар арасындағы сыйымдылықтың, ішкі кедергінің, әлсіреу сипаттамаларының, өздігінен разрядтың айырмашылығына байланысты аккумулятор жинағындағы жалғыз ұяшықтар батарея жинағында кішірек болады. Бірінші астық, осы уақытта, басқа батареялар электр қуатын тартқан жоқ, егер олар зарядтауды жалғастырса, инертті литий-ионды батарея шамадан тыс зарядталуы мүмкін.

Литий-ионды аккумуляторды шамадан тыс зарядтау батареяның өнімділігін айтарлықтай нашарлатады және тіпті жарылыстың жарақатына әкелуі мүмкін. Сондықтан, мономерлі литий-ионды аккумулятордың шамадан тыс зарядталуын болдырмау үшін литий-ионды батареялар жинағы әдетте батареяны басқару жүйесі арқылы әрбір жеке литий-ионды батареяны басқаратын батареяны басқару жүйесімен (BatteryManagementSystem, Abbreviation BMS) жабдықталған. Зарядтау кезінде зарядты қорғау кернеуіне жету үшін бір литий-ионды батареяның кернеуі болса, батареяны басқару жүйесі барлық сериялы зарядтағышты өшіреді, зарядтауды тоқтатады және жалғыз батарея шамадан тыс зарядталады, бұл басқа литийдің пайда болуына әкеледі. иондық батарея сөзсіз болуы мүмкін емес.

Көптеген жылдар бойы дамып келе жатқан литий темір фосфатты динамикалық литий-иондық аккумуляторлар жоғары қауіпсіздік, өте жақсы цикл өнімділігі арқасында электрлік көліктердің, әсіресе таза электрлік автомобильдердің талаптарына айтарлықтай сәйкес келеді және негізінен қол жетімді. Өңдеу шарттары. Дегенмен, литий-фосфатты иондық аккумулятордың өнімділігі басқа литий-ионды батареялардан, атап айтқанда, оның кернеу сипаттамалары мен литий манганаты, литий-иондық батарея және т.б. арасында белгілі бір айырмашылыққа ие.

Төменде литий темір фосфаты мен литий-марганец қышқылының зарядтау қисық сызығын 2 литий-иондық аккумулятор мен литий-ионды анықтау сәйкес қатынасын салыстыру берілген: 1 литий-ионды аккумулятор литий-ионды иондық аккумулятордың литий-ионды ажырату және зарядтау қисығының сәйкестігі 2-сурет Литий темір батареясының сәйкестігі. литий ионының шөлденуі мен зарядтау қисығы арасындағы байланысты жоғарыдағы суреттің графигінен көру қиын емес. Литий фосфатының литий-иондық аккумуляторы толып кеткен кезде, литий иондары оң электродтан теріс электродқа толығымен дерлік жойылады, ал батарея терминалының кернеуі тез артады, ал зарядтау қисығы Батареяны тудыратын жоғары құбылыс. зарядты қорғау кернеуіне оңай жетуге болады. Сондықтан литий-темір фосфатты иондық аккумуляторлар жинағындағы кейбір батареялардың құбылысы айқынырақ.

Сонымен қатар, кейбір аккумуляторларды басқару жүйелерінде теңестіру бар болса да, құнының әртүрлі аспектілеріне, жылуды бөлуге, сенімділікке байланысты, аккумуляторды басқару жүйесінің теңдестірілген тогы әдетте сериялық зарядтау токынан әлдеқайда аз, сондықтан теңестіру әсері өте анық емес. , ол сондай-ақ пайда болады Кейбір мономерлі батареялар қанағаттанбаған, бұл электр көліктеріне арналған литий-ионды аккумулятор жинағы сияқты жоғары ток заряды болатын литий-ионды батареялар жинағынан көбірек ерекшеленеді. Мысалы, 100 разряд сыйымдылығы сериялы аккумулятор жинағын құру үшін тізбектей жалғанған, бірақ топ орнатылған болса, 99 мономерлі литий-иондық аккумулятор заряды 80ah, басқа мономерлі литий-иондық батарея заряды 100ah. Бұл батарея жинағы тізбектей жалғанғанда, мономерлі литий-ионды аккумулятор заряды 100ah толтырылады, осылайша зарядты қорғау кернеуіне жетеді, бұл мономер литий-иондық аккумулятордың шамадан тыс зарядталуын болдырмау үшін аккумуляторды басқару жүйесі барлық сериялы зарядтағышты өшіреді, осылайша басқа 99 батареясы толып кете алмайды, осылайша аккумулятор жинағының толық зарядсыздану сыйымдылығы тек 80AH құрайды. Жалпы аккумулятор өндірушілері аккумулятор зауытта болған кезде және тұрақты ағын зарядталған және қайта зарядталған кезде сыйымдылықты тексереді.

Содан кейін разрядтық сыйымдылықты өлшеу үшін тұрақты ток шығарылады. Жалпы разряд сыйымдылығы шамамен тұрақты токтың зарядтау сыйымдылығына плюс тұрақты қысымды зарядтау сыйымдылығына тең. Аккумулятор жинағының нақты сериясында батарея топтамаларының сериясында тұрақты кернеуді зарядтау процесі жоқ, сондықтан тұрақты кернеуді зарядтау сыйымдылығы болмайды, аккумулятор жинағының сыйымдылығы бір батарея сыйымдылығынан аз болады.

Зарядтау тогы неғұрлым аз болса, тұрақты кернеуді зарядтау сыйымдылығы соғұрлым аз болады, аккумулятор жинағының сыйымдылығы соғұрлым аз болады, сондықтан батареяны басқару жүйесі мен зарядтау машинасы сериялық зарядталатын режиммен үйлестіріледі. Аккумуляторды басқару жүйесі және зарядтау құрылғысын сериялық зарядтағышты басқару жүйесімен үйлестіру аккумулятордың өнімділігі мен күйіне арналған ең жан-жақты құрылғы болып табылады, сондықтан зарядтау құрылғысына аккумулятор туралы нақты уақытта ақпарат беру үшін батареяны басқару жүйесі мен зарядтағышты қосыңыз. Батарея зарядталған кезде ол аккумулятормен тиімдірек жұмыс істейді және схемасы келесідей.

3-сурет Қуат литий-ионды аккумулятор жүйесін біріктіру әдісі 4-сурет Литий-ионды аккумулятор жүйесінің негізгі жүйесі 5-сурет және қайырымдылық координациясының топтық жұмысы Зарядтау схемасы Қарапайым карта Батареяны басқару жүйесі және зарядтау қозғалтқышын үйлестіру Зарядтау режимінің принципі: Батареяны басқару жүйесі батареядан өтті Ағымдағы күй ( температура, бір батареяның кернеуі, батареяның жұмыс тогы, консистенциясы және т.б.) ағымдағы батареяның максималды рұқсат етілген зарядтау тогын бағалау үшін осы параметрлерді бақылау және пайдалану; зарядтау кезінде, батареяны басқару Жүйе мен зарядтағыш деректерді ортақ пайдалану үшін байланыстырылған. Аккумуляторды басқару жүйесі жалпы кернеуді, ең жоғары жалғыз батарея кернеуін, ең жоғары температураны, температураның жоғарылауын, максималды рұқсат етілген зарядтау кернеуін, мономер батареясының кернеуінің ең көп санын және максималды рұқсат етілген заряд тогын зарядтау машинасына береді, ал зарядтағыш батареяға негізделуі Жүйені басқару жабдықтары зарядтау стратегиялары мен шығыс токтарын өзгертеді.

Батареяны басқару жүйесімен берілетін максималды рұқсат етілген заряд тогы зарядтағыштың ағымдағы сыйымдылығында жоғары болған кезде, зарядтағыш максималды шығыс токына сәйкес зарядталады; батареяның кернеуі болғанда, батареяны басқару жүйесі нақты уақыт режимінде зарядтауды тексеріп, дереу хабарлай алады. Машинаның ток шығысын өзгерту; зарядтау тогы максималды рұқсат етілген зарядтау токынан жоғары болғанда, зарядтағыш батареяның шамадан тыс зарядталуын тиімді қорғайтын және батареяның қызмет ету мерзімін ұзарту мақсатына жететін максималды рұқсат етілген зарядтау тогын ұстана бастайды. Зарядтау процесі аяқталғаннан кейін аккумуляторды басқару жүйесі максималды рұқсат етілген зарядтау тогын 0-ге орнатып, зарядтау машинасын тоқтатуға, апат туралы ескертуге және зарядтау қауіпсіздігін қамтамасыз етуге мәжбүрлей алады.

Бұл зарядтау режимінде аккумуляторды басқару жүйесінің басқару және басқару функцияларын жақсартуға болады, ал зарядтағыш батареяның күйіне және ыстық батарея жинағындағы барлық батареяларға сәйкес нақты уақытта шығыс тогын өзгерте алады және оңтайландырады. зарядтау. Батарея жинағының нақты зарядсыздану сыйымдылығы жалпы тандемді зарядтау әдісінен де жоғары, бірақ бұл әдіс аккумулятор жинағындағы кейбір батарея топтамаларымен күресуге арналған, әсіресе аккумулятор жинағының саны, нашар батарея және зарядтау тогы Үлкен болған кезде. уақыт. Батарея жинағындағы кейбір мономерлі аккумуляторлардың кейбір мәселелерін шешу үшін параллель зарядтау және параллельді зарядтау әдісін әзірлеу схемасы келесідей.

6-сурет Конференцияларға қосылған, бірақ бірнеше төмен кернеулермен бір мезгілде жоғары ток зарядтағыш қуат көзі әрбір жеке аккумулятор үшін зарядталады, болуы жоғары, сенімділігі төмен, зарядтау тиімділігі төмен, қосылым желісі қалың Күтуде. ақаулар, кең ауқымда зарядтау әдістерінің кең ауқымы жоқ. Үлкен токты зарядтау және шағын ток параллель зарядтау жоғарыда аталған үш зарядтау әдісіне байланысты белгілі бір мәселе болып табылады. Мен жоғары вольтты аккумулятор жинақтарына, әсіресе электр көліктерінің аккумуляторлық жинақтарына, яғни батареяларды басқару жүйелеріне және зарядтауға зарядтау тәсілін әзірледім.

Үлкен токты зарядтау плюс тұрақты қысым шегін параллельді шағын токпен зарядтау сериясымен машинаны үйлестіру схемасы төменде көрсетілген. 7-сурет Аккумуляторды басқару жүйесі және зарядтау машинасын сериялық зарядтаумен үйлестіру плюс біріктірілген зарядтау схемалық диаграммасы Бұл зарядтау әдісінің келесі мүмкіндіктері бар: (1) Бұл жүйенің BMS құрылғысында шамадан тыс зарядтау функциясы бар, осылайша аккумулятордың заряды асып кетпеуін қамтамасыз етеді. . Әрине, егер BMS параллель зарядты қуат көзімен байланыса және басқара алмаса, параллель зарядты қуат көзінің тұрақты кернеу мәні әдетте литий-иондық батареялар жинағындағы мономерлі литий-ионды аккумулятордың кернеу мәнімен бірдей болғандықтан, артық зарядтау мәселесі жоқ.

(2) Параллель зарядтауды орындау мүмкін болғандықтан, сенімділік емес, салыстырмалы түрде жоғары теңдестірілген тізбек және зарядтау әсері теңдестірілген тізбекпен сериялық зарядтау әдісіне қарағанда жақсырақ және оны техникалық қызмет көрсетуді басқару қарапайым және оңай. (3) Тізбекті зарядтың максималды тогы жинақталған электр тогынан үлкен болғандықтан (әдетте 5 еседен астам), ол жоғары сыйымдылықтың қысқа уақыт ішінде зарядталуын қамтамасыз ете алады, осылайша сериялық зарядтың максималды әсерін көрсетеді . (4) Зарядтау кезінде сериялық заряд пен параллель зарядтың реті және параллель зарядты қуат көзінің саны икемді болуы мүмкін және зарядтау бір уақытта орындалуы мүмкін; оны параллель зарядтауға болады, сонымен қатар оны параллель зарядтау кезінде де пайдалануға болады; немесе батарея жинағындағы кернеуге сәйкес параллель зарядтау қуат көзін пайдаланыңыз.

Жағдай қазіргі уақытта ең төменгі батареямен зарядталған. (5) Технологияның дамуымен параллель зарядты қуат көзі контактісіз зарядтау қуат көзі (сымсыз зарядтау қуаты) немесе күн батареясының қуат көзі болуы мүмкін, осылайша параллель заряд қарапайым болады. (6) Литий-ионды батареялар жинағындағы мономерлі литий-ионды батареялардың саны литий-ионды батареялар жинағын бірнеше литий-иондық батареялар пакетінің модульдеріне бөлуі мүмкін болғанда, ал BMS және зарядтағышты үйлестіру BMS және зарядтағышпен үйлестіріледі.

Заряд тұрақты кернеу тогын шектеудің калибрлі негізіндегі шағын токты зарядтауды біріктіру арқылы зарядталады. Батарея жинағындағы сериялы батареялардың санын азайтқан жөн, ал мономерлі аккумуляторлар арасындағы консистенциясы салыстырмалы түрде нашар, нәтижесінде BMS және зарядтау машинасының зарядтау әсерінің кемшілігіне әсер ету үшін зарядтау әсерін үйлестіру BMS және зарядтағыш. Координациялық зарядтау режимінің максималды әсерін үйлестіріңіз.

Бұл тәсіл әсіресе зарядтауды немесе жөндеуді аккумуляторды ауыстыру станциясымен немесе зарядтау станциясымен (жалпы пайдаланушы әдетте зарядтайды параллель зарядпен қатар қолданылмайды және оны нақты жағдайға сәйкес сұрыптап, қайта байытады.

Батареяны басқару жүйесімен зарядтау әдісі және зарядтау машинасының сериялық негізгі ток зарядтаумен және тұрақты қысымды шектеу ағынымен үйлестіру шамадан тыс зарядталған, толтырылған, қанағаттанбаған және т.б. бар литий-ионды аккумуляторлар топтамасының сериясын тиімді өңдей алады және оларды қорғауға болады. зарядтау қуат көзі жоғары, сенімділік төмен, зарядтау тиімділігі төмен, қосылым желісі қалың және т.б. қазіргі уақытта жоғары вольтты аккумуляторлық батареялар, әсіресе электр көліктерінің аккумуляторлық жинақтары үшін ең қолайлы болып табылады.

Қорытынды Литий-ионды аккумулятор жоғары жұмыс кернеуіне байланысты тамаша қуат көзі болып табылады, жоғары, шағын өлшемді, жарық сапасы, жад әсерінің жоқтығы, ластанбауы, өздігінен разряды, ұзақ айналым мерзімі - идеалды қуат көзі. Нақты пайдалану кезінде жоғары разрядтық кернеуді алу үшін кем дегенде екі мономерлі литий-ионды батареялар әдетте литий-ионды аккумуляторлар жинақтарымен қатар қалыптасады. Қазіргі уақытта литий-ионды аккумуляторлар пакеттері ноутбуктерде, электрлік велосипедтерде, қосалқы қуатта және басқа санаттарда кеңінен қолданылады.