Tại sao Cân bằng Tế bào Thích hợp là Cần thiết trong Bộ Pin Bài bình luận do Anton Beck, Giám đốc Sản phẩm Pin, Epec đóng góp

Bình luận do Anton Beck, Giám đốc sản phẩm pin, đóng góp,Epec

Khi một bộ pin lithium được thiết kế sử dụng nhiều ô nối tiếp, điều rất quan trọng là phải thiết kế các tính năng điện tử để liên tục cân bằng điện áp của các ô.Điều này không chỉ cho hiệu suất của bộ pin mà còn cho vòng đời tối ưu.

Việc sử dụng cân bằng tế bào cho phép chúng tôi thiết kế pin có dung lượng lớn hơn cho ứng dụng vì cân bằng cho phép pin đạt được trạng thái sạc cao hơn (SOC).Rất nhiều công ty chọn không sử dụng cân bằng tế bào khi bắt đầu thiết kế của họ để giảm chi phí nhưng nếu không đầu tư vào phần cứng và phần mềm cân bằng tế bào, thiết kế không cho phép SOC đạt đến 100%.

Mất cân bằng tế bào là gì?
Nếu các tế bào lithium bị quá nhiệt hoặc được sạc quá mức, chúng dễ bị nhanh chóng làm suy thoái tế bào.Chúng có thể bắt lửa hoặc thậm chí phát nổ vì tình trạng thoát nhiệt có thể xảy ra nếu điện áp pin lithium ion vượt quá 4,2 V thậm chí vài trăm milivôn.

Mỗi gói mà chúng tôi thiết kế và sản xuất tại Epec đều có mạch bảo vệ quá áp (đôi khi thậm chí là dự phòng) cùng với tính năng cân bằng tế bào tiêu chuẩn sẽ ngăn chặn sự kiện như vậy xảy ra.Trong một bộ pin nhiều cell, thường được sử dụng trong máy tính xách tay và thiết bị y tế, việc đặt các cell nối tiếp nhau sẽ dẫn đến khả năng mất cân bằng cell, làm pin xuống cấp chậm hơn nhưng dai dẳng.

Cân bằng Tế bào là gì?
Cân bằng tế bào là quá trình cân bằng hiệu điện thế và trạng thái điện tích giữa các tế bào khi chúng ở trạng thái sạc đầy.Không có hai ô nào giống hệt nhau.Luôn có sự khác biệt nhỏ về trạng thái tích điện, tốc độ tự phóng điện, công suất, trở kháng và các đặc tính nhiệt độ.Điều này đúng ngay cả khi các ô có cùng kiểu máy, cùng nhà sản xuất và cùng lô sản xuất.Các nhà sản xuất sẽ sắp xếp các tế bào theo điện áp tương tự để phù hợp nhất có thể, nhưng vẫn có những thay đổi nhỏ về trở kháng, công suất và tốc độ tự phóng điện của từng tế bào mà cuối cùng có thể dẫn đến sự phân kỳ về điện áp theo thời gian.

Hầu hết các bộ sạc pin điển hình đều phát hiện tình trạng sạc đầy bằng cách kiểm tra xem điện áp của toàn bộ chuỗi tế bào đã đạt đến điểm điều chỉnh điện áp chưa.Điện áp của từng tế bào có thể thay đổi miễn là chúng không vượt quá giới hạn để bảo vệ quá áp.Tuy nhiên, các tế bào yếu (những tế bào có công suất thấp hơn / trở kháng bên trong cao hơn) có xu hướng thể hiện điện áp cao hơn so với các tế bào nối tiếp còn lại khi kết thúc sạc đầy.Các tế bào này sau đó sẽ bị suy yếu thêm bởi các chu kỳ nạp quá mức liên tục.Điện áp cao hơn của các tế bào yếu hơn khi hoàn thành quá trình sạc gây ra sự suy giảm công suất nhanh hơn.Nếu điện áp sạc tối đa được khuyến nghị vượt quá 10%, nó sẽ khiến tốc độ suy giảm tăng lên 30%.

Về phía phóng điện, các tế bào yếu có xu hướng có điện áp thấp hơn các tế bào khác, do nội trở cao hơn hoặc tốc độ phóng điện nhanh hơn do công suất thấp hơn.Điều này có nghĩa là nếu bất kỳ tế bào yếu nào chạm vào tế bào dưới giới hạn bảo vệ điện áp trong khi điện áp gói vẫn đủ để cung cấp năng lượng cho hệ thống, thì công suất đầy đủ của pin sẽ không bao giờ được sử dụng vì bộ bảo vệ gói sẽ ngăn quá trình phóng điện (điều này sẽ làm hỏng tế bào) bằng cách ngừng phóng điện của toàn bộ gói khi một điện áp của tế bào đi xuống dưới ngưỡng điện áp của tế bào (thường là khoảng 2,7 V).

Kỹ thuật Cân bằng Tế bào
Giải pháp cơ bản của cân bằng tế bào là cân bằng điện áp và trạng thái tích điện giữa các tế bào khi chúng ở trạng thái sạc đầy.Cân bằng tế bào thường được phân loại thành hai loại:

1. Thụ động
2. Tích cực

Cân bằng tế bào thụ động
Phương pháp cân bằng tế bào thụ động có phần đơn giản và dễ hiểu.Thải các tế bào thông qua một con đường bỏ qua tiêu tán.Đường vòng này có thể được tích hợp hoặc bên ngoài mạch tích hợp (IC).Cách tiếp cận như vậy rất thuận lợi trong việc áp dụng hệ thống chi phí thấp.Thực tế là 100% năng lượng dư thừa từ một tế bào năng lượng cao hơn bị tiêu tán dưới dạng nhiệt làm cho phương pháp thụ động ít được sử dụng hơn trong quá trình phóng điện vì tác động rõ ràng đến thời gian chạy của pin.

Cân bằng tế bào chủ động
Cân bằng tế bào chủ động, sử dụng quá trình ngắt điện dung hoặc cảm ứng để truyền điện tích giữa các tế bào pin, hiệu quả hơn đáng kể vì năng lượng được chuyển đến nơi cần thiết thay vì bị tắt.Tất nhiên, sự đánh đổi cho hiệu quả được cải thiện này là sự cần thiết của các thành phần bổ sung với chi phí cao hơn.

Bản tóm tắt
Cân bằng tế bào không chỉ quan trọng để cải thiện hiệu suất và vòng đời của pin mà nó còn bổ sung thêm một yếu tố an toàn cho pin.Một trong những công nghệ mới nổi để tăng cường độ an toàn của pin và kéo dài tuổi thọ pin là tính năng cân bằng tế bào tiên tiến.Kể từ khi công nghệ cân bằng tế bào mới theo dõi lượng cân bằng cần thiết của từng tế bào, tuổi thọ sử dụng của các bộ pin được tăng lên và độ an toàn tổng thể của pin được nâng cao.