(1) تكوين بطارية ليثيوم أيون
تتكون بطارية Li-ion بشكل أساسي من جزأين: خلية البطارية ولوحة الحماية PCM (تسمى بطارية الطاقة عمومًا نظام إدارة البطارية BMS). ال خلية بطارية ليثيوم أيون هو قلب بطارية Li-ion، ونظام الإدارة يعادل دماغ بطارية Li-ion.
يتكون القلب بشكل رئيسي من مادة القطب الموجب، مادة القطب السالب، المنحل بالكهرباء، الحجاب الحاجز، وقذيفة. تتكون لوحة الحماية بشكل أساسي من شريحة الحماية (أو شريحة الإدارة)، وأنبوب MOS، والمقاومة، والسعة، ولوحة PCB.
(2) مزايا وعيوب بطارية ليثيوم أيون
تتميز بطارية Li-ion بالعديد من المزايا، مثل منصة الجهد العالي، وكثافة الطاقة العالية (خفيفة الوزن، صغيرة الحجم)، وعمر الخدمة الطويل، وحماية البيئة.
عيب بطارية الليثيوم هو أن السعر مرتفع نسبيًا، ونطاق درجة الحرارة ضيق نسبيًا، وهناك مخاطر أمنية معينة (تحتاج إلى إضافة نظام حماية).
| معلمات المقارنة للبطاريات المختلفة | بطارية الرصاص الحمضية | بطارية النيكل والكادميوم
(ني-سي دي) | بطارية هيدريد معدن النيكل
(ني-MH) | بطارية ليثيوم |
| الجهد الاسمي (الخامس) | 2 | 1.2 | 1.2 | 3.2/3.6/3.7 |
| كثافة طاقة الوزن (وات/كجم) | 25~30 | 40~45 | 60~65 | 120~200 |
| كثافة الطاقة الحجمية (ث / لتر) | 65~80 | 150~180 | 300~350 | 350~400 |
| درجة حرارة العمل المثلى (°C) | -40~70 | -20~60 | -20~45 | 0~45 |
| صديق للبيئة | التلوث بالرصاص | الكادميوم تلوث | / | / |
| إعادة التدوير (مرات) | 200~300 | 500 | 1000 | 500~1500 |
| يكلف (يوان/وات ساعي) | 0.6~1.0 | 2.0~2.6 | 2.5~3.8 | 2.0~3.5 |
| تكلفة الشاحن | قليل
(مصدر الجهد المستقر) | عام
(مصدر تيار مستمر) | عام (مصدر تيار مستمر) | عالي
(التيار المستمر والضغط) |
(3) تصنيف بطارية ليثيوم أيون
يمكن تقسيم بطاريات الليثيوم إلى فئتين: البطاريات غير القابلة لإعادة الشحن التي تستخدم لمرة واحدة والبطاريات القابلة لإعادة الشحن (المعروفة أيضًا بالبطارية).
البطاريات غير القابلة لإعادة الشحن، مثل بطاريات ثاني أكسيد الليثيوم المنغنيز، وبطاريات كبريتيد الليثيوم.
يمكن تقسيم البطاريات القابلة لإعادة الشحن إلى الفئات التالية وفقًا للمواقف المختلفة.
- حسب المظهر: بطارية ليثيوم مربعة (مثل بطارية الهاتف المحمول العادية) وبطارية ليثيوم أسطوانية (مثل 18650 من الأدوات الكهربائية)؛
- وفقا للمواد الاستعانة بمصادر خارجية: بطارية الليثيوم قذيفة الألومنيوم، بطارية الليثيوم قذيفة الصلب، وبطارية حقيبة لينة.
- وبحسب مواد الكاثود، حمض كوبالتيك الليثيوم (LiCoO2)، ومنجنات الليثيوم (LiMn2O4)، والليثيوم الثلاثي (linixcoymnzo2)، وفوسفات حديد الليثيوم (LiFePO4)؛
- وفقا لحالة المنحل بالكهرباء: بطارية ليثيوم أيون (LIB) وبطارية بوليمر (PLB)؛
- حسب الاستخدام: البطارية العامة وبطارية الطاقة.
- وفقًا لخصائص الأداء: بطارية ذات سعة عالية، بطارية ذات معدل مرتفع، بطارية ذات درجة حرارة عالية، بطارية ذات درجة حرارة منخفضة، إلخ.
(4) شرح المصطلحات الشائعة
- سعة
ويشير إلى كمية الكهرباء التي يمكن الحصول عليها من بطارية الليثيوم في ظل ظروف تفريغ معينة.
نحن نعلم في الفيزياء في المدرسة الثانوية أن صيغة الكمية الكهربائية هي q = I * t، والوحدة هي كولوم، ويتم تحديد وحدة سعة البطارية على أنها Ah (أمبير ساعة) أو mAh (ملي أمبير ساعة). وهذا يعني أنه يمكن تفريغ بطارية بقوة 1 أمبير لمدة ساعة واحدة بتيار قدره 1 أمبير عندما تكون مشحونة بالكامل.
في الماضي، كانت بطارية هاتف نوكيا المحمول القديم (مثل bl-5c) تبلغ 500 مللي أمبير بشكل عام. الآن، بطارية الهاتف الذكي الحالية هي 800-1900 مللي أمبير، وبطارية الدراجة الكهربائية بشكل عام 10-20 أمبير، وبطارية السيارات الكهربائية بشكل عام 20-200 أمبير.
- معدل الشحن / معدل التفريغ
إنه يشير إلى مقدار التيار المستخدم للشحن والتفريغ. يتم حسابها بشكل عام من خلال مضاعف السعة الاسمية للبطارية، والتي تسمى عمومًا "عدة C".
بالنسبة للبطارية بسعة 1500 مللي أمبير، يتم تحديد 1c = 1500 مللي أمبير. إذا كان التفريغ عند 2c، فهذا يعني التفريغ عند تيار 3000ma. الشحن والتفريغ عند 0.1c يعني أنه يتم الشحن والتفريغ عند تيار 150 مللي أمبير.
- الجهد (OCV: جهد الدائرة المفتوحة)
يشير جهد البطارية عمومًا إلى الجهد الاسمي لبطارية الليثيوم (المعروف أيضًا باسم الجهد المقنن). يبلغ الجهد الاسمي لبطارية الليثيوم العادية بشكل عام 3.7 فولت، ونسميها أيضًا منصة الجهد 3.7 فولت. عندما نقول الجهد، فإننا نعني بشكل عام جهد الدائرة المفتوحة للبطارية.
عندما تكون سعة البطارية 20-80%، يتركز الجهد حوالي 3.7 فولت (3.6-3.9 فولت)، عندما تكون السعة عالية جدًا أو منخفضة جدًا، ويتغير الجهد بشكل كبير.
- قوة الطاقة
عندما يتم تفريغ البطارية وفقًا لمعيار معين، فإن الطاقة (E) التي يمكن للبطارية تفريغها هي Wh (واط/ساعة) أو kWh (كيلوواط/ساعة)، و1kwh = 1 كيلوواط/ساعة.
يحتوي كتاب الفيزياء على مفهوم أساسي، e = u * I * t، والذي يساوي أيضًا جهد البطارية مضروبًا في سعة البطارية.
صيغة الطاقة هي p = u * I = E / T، والتي تمثل الطاقة التي يمكن إطلاقها لكل وحدة زمنية. الوحدة هي ث (W) أو كيلوواط (كيلوواط).
بالنسبة للبطارية بسعة 1500 مللي أمبير، يكون الجهد الاسمي عمومًا 3.7 فولت، وبالتالي تكون الطاقة المقابلة 5.55 وات في الساعة.
- مقاومة
نظرًا لأن الشحن والتفريغ لا يمكن أن يكونا معادلين لمصدر طاقة مثالي بسبب وجود مقاومة داخلية معينة. المقاومة الداخلية تستهلك الطاقة. كلما كانت المقاومة الداخلية أصغر، كان ذلك أفضل.
وحدة المقاومة الداخلية للبطارية هي ملي أوم (mΩ).
بشكل عام، تتكون المقاومة الداخلية للبطارية من مقاومة داخلية أومية ومقاومة داخلية مستقطبة. يتأثر حجم المقاومة الداخلية بالمادة وعملية التصنيع وهيكل البطارية.
- دورة الحياة
بمجرد شحن البطارية وتفريغها، تسمى دورة، وعمر الدورة هو مؤشر مهم لقياس أداء عمر البطارية.
وفقًا لمعيار IEC، يجب تفريغ بطارية الليثيوم الخاصة بالهاتف المحمول إلى 3.0 فولت عند 0.2 درجة مئوية وشحنها إلى 4.2 فولت عند 1 درجة مئوية. يجب الحفاظ على سعة البطارية أعلى من 60% من السعة الأولية بعد 500 دورة. بمعنى آخر، عمر دورة بطارية الليثيوم هو 500 مرة.
وفقًا للمعيار الوطني، يجب أن تظل السعة عند 70% من السعة الأولية بعد 300 دورة.
إذا كانت سعة البطارية أقل من 60% من السعة الأولية، فسيتم اعتبارها ملغاة بشكل عام.
- DOD: عمق المفرغ
يتم تعريفه على أنه النسبة المئوية للسعة المقدرة التي تطلقها البطارية.
بشكل عام، كلما كان عمق التفريغ أعمق، كان عمر البطارية أقصر.
- قطع الجهد
ينقسم جهد الإنهاء إلى جهد إنهاء الشحن وجهد إنهاء التفريغ، أي الجهد الذي لا يمكن عنده الاستمرار في شحن البطارية أو تفريغها. إذا استمر شحن البطارية أو تفريغها عند جهد الإنهاء، فسوف يتأثر عمر البطارية بشكل كبير.
جهد إنهاء الشحن والتفريغ لبطارية الليثيوم هو 4.2 فولت و3.0 فولت على التوالي.
يمنع منعا باتا شحن أو تفريغ بطاريات الليثيوم بما يتجاوز جهد الإنهاء.
- التفريغ الذاتي
إنه يشير إلى معدل الانخفاض في القدرة الدورية
ng التخزين، معبرًا عنه كنسبة مئوية لانخفاض السعة لكل وحدة زمنية.
معدل التفريغ الذاتي لبطارية الليثيوم العامة هو 2% ~ 9% / شهر.
- SOC (حالة الشحن)
يشير هذا إلى النسبة المئوية للطاقة المتبقية في البطارية وإجمالي الطاقة التي يمكن تفريغها، 0 ~ 100%. تعكس طاقة البطارية المتبقية.
(5) قواعد تسمية بطارية ليثيوم أيون
مختلف بطارية الشركات المصنعة لدينا قواعد تسمية مختلفة، لكننا جميعًا نتبع معيارًا موحدًا للبطاريات العامة. يمكن معرفة حجم البطارية من اسم البطارية
وفقًا للمواصفة IEC61960، فإن قواعد البطاريات الأسطوانية والمربعة هي كما يلي:
- بطارية اسطوانية مكونة من 3 حروف و 5 أرقام
ثلاثة أحرف، الحرف الأول يمثل مادة القطب السالب، أعني أن هناك أيون ليثيوم مدمج، L يمثل معدن الليثيوم أو قطب كهربائي من سبائك الليثيوم. يشير الحرف الثاني إلى مادة القطب الموجب، ويشير C إلى الكوبالت، ويشير n إلى النيكل، ويشير m إلى المنغنيز، ويشير V إلى الفاناديوم. الحرف الثالث هو R للأسطوانة. 5 أرقام، أول رقمين يمثلان القطر، وآخر 3 أرقام تمثل الارتفاع، جميعها بالملليمتر.
- بطارية مربعة، 6 أرقام بعد 3 أحرف،
ثلاث رسائل. أول حرفين لهما نفس معنى الاسطوانة. والأخير هو p، وهو ما يعني مربع.
هناك ستة أرقام، أول رقمين يشيران إلى السُمك، والوسطى يشيران إلى العرض، والرقمان الأخيران يشيران إلى الارتفاع (الطول)، والوحدة أيضًا مم.
على سبيل المثال، ICR 18650 عبارة عن بطارية أسطوانية عالمية 18650 يبلغ قطرها 18 مم وارتفاعها 65 مم؛
ICP 053353 عبارة عن بطارية مربعة بسمك 5 مم وعرض 33 مم وارتفاع (طول) 53 مم.
(6) تكنولوجيا بطارية ليثيوم أيون
هناك بعض الاختلافات في تدفق العملية للبطاريات المختلفة والشركات المصنعة المختلفة، وسيكون تدفق العملية التفصيلي معقدًا للغاية. يتم إدراج تدفق العملية الأساسية وتدفق عملية تصنيع الخلايا وتدفق عملية تصنيع العبوات أدناه.
تتضمن عملية إنتاج الخلية الكهربائية بشكل أساسي تصنيع قطع الأعمدة، وتصنيع الخلايا الكهربائية، وتجميع البطارية، وحقن السائل، والتكوين الكيميائي، والفصل، وغيرها من العمليات.
من الخلط إلى اللف، يتم تصنيع الأقطاب الكهربائية الإيجابية والسلبية في ورش عمل مختلفة في نفس الوقت. بعد صنع الأقطاب الكهربائية الموجبة والسالبة، تتم العمليات اللاحقة معًا. سيتم إدراج روابط ضمان الجودة المختلفة لفحص الجودة في المنتصف.
(7) التوصيل المتوازي للمجموعة والسلسلة لبطارية Li-ion
تختلف متطلبات البطاريات في مختلف المجالات. يحتوي النظام على بعض المتطلبات الخاصة للجهد والسعة والمقاومة الداخلية وما إلى ذلك. وفي كثير من الأحيان لا يمكن لبطارية واحدة تلبية المتطلبات، ويجب توصيلها على التوالي وبالتوازي لتزويد الطاقة بالخارج.
يتم تحديد أداء البطاريات المتصلة على التوالي وعلى التوازي من خلال أداء أسوأ بطارية، وهو ما يشار إليه غالبًا باسم "مبدأ البرميل". ولذلك، فإن النقطة الأكثر أهمية في تجميع البطاريات هي اتساق معلمات أداء البطارية.
على سبيل المثال، الكمبيوتر المحمول، والدراجة الكهربائية، والمركبة الكهربائية، ونظام تخزين الطاقة، وما إلى ذلك، كلها تحتاج إلى النظر في التوصيل المتسلسل والمتوازي للبطاريات لتشكيل حزمة بطارية.
جهد بطارية الكمبيوتر المحمول بشكل عام هو 11.1 فولت أو 14.8 فولت، بشكل رئيسي 18650 بطارية، لذلك فهو عمومًا سلسلتين و3 متوازية أو سلسلتين و4 متوازية.
يتكون جهاز Apple iPad من ثلاث بطاريات بوليمر متصلة بالتوازي، بسعة حوالي 25 وات في الساعة.
أنظمة الدراجات الكهربائية والدراجات النارية الكهربائية بشكل عام هي أنظمة 24 فولت، 36 فولت، 48 فولت، 60 فولت، و72 فولت. راجع الجدول التالي لمعرفة شروط المجموعة المحددة (تمثل s اتصالاً متسلسلاً).
تتمتع المركبات الكهربائية النقية والمركبات الكهربائية الهجينة (EV / PHEV) بجهد أعلى، حوالي 250 ~ 500 فولت، وسيكون الحد الأقصى للجهد أكثر من 150 عقدة متصلة على التوالي.
بالإضافة إلى ذلك، هناك العديد من الأشياء التي يجب مراعاتها عند تجميع البطاريات في توصيل متسلسل ومتوازي، مثل اتساق منصة جهد البطارية، واتساق سعة البطارية، واتساق المقاومة الداخلية للبطارية، وما إلى ذلك .
إن اتساق معلمات البطارية بعد التوصيل المتوازي المتسلسل له تأثير كبير على أداء البطارية وعمرها.
| جهد حزمة البطارية | منجنات الليثيوم / الليثيوم الثلاثي | فوسفات الحديد الليثيوم |
| 12 فولت | 4S | 4S |
| 18 فولت | 5S | 6S |
| 24 فولت | 7S | 8S |
| 36 فولت | 10S | 12S |
| 48 فولت | 13S | 15 ثانية/16 ثانية |
| 60 فولت | 16S | 19S |
| 64 فولت | 18S | 20S |
| 72 فولت | 20S | 23S |
8) مقارنة بطاريات الطاقة المختلفة
يتم أخذ بطارية الطاقة في الاعتبار بشكل أساسي من حيث تطبيقها، وتستخدم بشكل رئيسي في السيارات الكهربائية والدراجات الكهربائية والأدوات الكهربائية وما إلى ذلك.
تختلف بطارية الطاقة عن البطارية العادية، ولكن لها بعض الخصائص الخاصة
- التوصيل التسلسلي والتوازي للبطاريات
- البطارية لديها سعة أكبر
- معدل تفريغ البطارية مرتفع (الطاقة الهجينة والأدوات الكهربائية)
- البطارية لديها متطلبات سلامة أعلى
- تتمتع البطارية بنطاق واسع لدرجة حرارة التشغيل
- عمر خدمة البطارية طويل، بشكل عام من 5 إلى 10 سنوات
نظرًا لخصوصية بطارية الطاقة، هناك بعض الاختلافات في عمليتها وموادها. وفقًا لحالة مواد القطب الموجب، يتم تقسيمها بشكل أساسي إلى منجنات الليثيوم (LiMn2O4)، والليثيوم الثلاثي (linixcoymnzo2)، وفوسفات حديد الليثيوم (LiFePO4)، وما إلى ذلك. منصة الجهد، وكثافة الطاقة، والسعر، والسلامة، وما إلى ذلك كلها لها اختلافات معينة. انظر المقارنة في الجدول أدناه للحصول على التفاصيل:
(نادرًا ما يستخدم كوبالتيت الليثيوم كبطارية طاقة نظرًا لضعف ثباته وسعره المرتفع، وهو ما تم إدراجه ومقارنته في الجدول أدناه)
| أغراض | تخصيص | الليثيوم حمض الكوبالت | الليثيوم الثلاثي | منجنات الليثيوم | فوسفات الحديد الليثيوم |
| 1 | كثافة استغلالها (جم / سم 3) | 2.8~3.0 | 2.0~2.3 | 2.2~2.4 | 1.0~1.4 |
| 2 | مساحة السطح المحددة (م2/جم) | 0.4~0.6 | 0.2~0.4 | 0.4~0.8 | 12~20 |
| 3 | كثافة السعة (آه/كجم) | 135~140 | 155~165 | 100~115 | 130~140 |
| 4 | منصة الجهد (الخامس) | 3.7 | 3.6 | 3.6 | 3.2 |
| 5 | أوقات إعادة التدوير | > 300 | > 800 | > 500 | > 2000 |
| 6 | معدن إنتقالي | فقير | فقير | ثري | غنية جدا |
| 7 | تكلفة المادة | عالي جدا | عالي | قليل | قليل |
| 8 | صديق للبيئة | الكوبالت | تحتوي على النيكل والكوبالت | / | / |
| 9 | أمان | فقير | عام | جيد | ممتاز |
| 10 | طلب | بطارية صغيرة | بطارية صغيرة، بطارية طاقة صغيرة | بطارية الطاقة | بطارية الطاقة، مصدر طاقة فائق السعة |
(9) نموذج بطارية الليثيوم
من حيث الخصائص الكهربائية، فإن المقاومة الداخلية للبطارية ليست مكافئة تمامًا للمقاوم. لمزيد من التفاصيل، يرجى الرجوع إلى نموذج الدائرة الأجنبية المكافئة لـ PNGV. كما هو مبين في الشكل أدناه.
تتكون المقاومة الداخلية للبطارية بشكل رئيسي من المقاومة الأومية R0 ومقاومة الاستقطاب R1، حيث C1 هي سعة الاستقطاب.
هناك طريقتان رئيسيتان للاختبار لقياس المقاومة الداخلية للبطارية في الصناعة. طريقة تفريغ التيار المستمر وطريقة حقن التيار المتردد، والتي لا يمكن قياسها بالطريقة العادية لقياس المقاومة، ولكن لا يمكن قياسها إلا بواسطة أداة قياس المقاومة الداخلية الخاصة.
تعد المقاومة الداخلية للبطارية معلمة مهمة تعكس أداء البطارية وعمرها. عندما تقترب دورة حياة البطارية، تزداد المقاومة الداخلية للبطارية بشكل حاد. العلاقة بين عدد الدورات والمقاومة الداخلية موضحة في الشكل أدناه.
10) الخصائص الكهربائية والمعلمات الرئيسية لبطارية ليثيوم أيون
- منحنى الشحن والتفريغ للبطارية
يشير منحنى الشحن والتفريغ لبطارية الليثيوم إلى منحنى العلاقة بين سعة البطارية وجهد الدائرة المفتوحة. وفقاً لمنحنى التفريغ، يمكن تقدير طاقة البطارية بشكل تقريبي، كما هو موضح في الشكل أدناه.
لا يرتبط منحنى الشحن والتفريغ لبطارية الليثيوم بتيار الشحن والتفريغ فحسب، بل يرتبط أيضًا بدرجة الحرارة. كما هو مبين في الشكل أدناه.
- المعلمات الرئيسية للبطارية
نظرًا لخصائصها الخاصة، لا يمكن شحن بطارية الليثيوم بشكل زائد أو الإفراط في التفريغ أو التيار الزائد أو درجة الحرارة الزائدة. لذلك، مع الأخذ في الاعتبار السلامة وعمر البطارية، يجب حماية البطارية بشكل صحيح. هناك العديد من المعلمات التي يتم مواجهتها غالبًا، ويتم سردها بالتوازي. لا يوجد فرق كبير في الجهد بين الشركات المصنعة المختلفة. ومع ذلك، ستكون هناك بعض الاختلافات بين البطاريات ذات درجات حرارة التشغيل المختلفة ومعدلات التفريغ المختلفة أو الشركات المصنعة المختلفة.
| عنصر المقارنة | منغنيت الليثيوم / الليثيوم الثلاثي | فوسفات الحديد الليثيوم |
| الجهد االكهربى | 3.7 فولت/3.6 فولت | 3.2 فولت |
| قطع الجهد تهمة | 4.2 فولت | 3.6 فولت |
| التفريغ قطع الجهد | 3.0 فولت | 2.0 فولت |
| درجة حرارة التشغيل | -20~60 درجة مئوية | -10~65 درجة مئوية |
| الحد الأقصى لمعدل التفريغ | 3 ~ 10 درجة مئوية | 3 ~ 10 درجة مئوية |
11) متطلبات وأنظمة حماية وإدارة بطارية ليثيوم أيون
نظرًا لخصائص بطاريات الليثيوم، من الضروري إضافة لوحة حماية البطارية (PCM) أو نظام إدارة البطارية (BMS). يحظر استخدام البطاريات التي لا تحتوي على لوحة حماية أو نظام إدارة، وستكون هناك مخاطر كبيرة على السلامة. السلامة هي دائمًا الأولوية الأولى لأنظمة البطاريات.
إذا لم تتم حماية البطارية أو إدارتها بشكل جيد، فقد يكون هناك خطر انخفاض عمر البطارية أو تلفها أو انفجارها.
يتم استخدام PCM (وحدة دائرة الطاقة) بشكل أساسي في المنتجات الاستهلاكية مثل الهواتف المحمولة وأجهزة الكمبيوتر المحمولة.
يستخدم نظام إدارة البطارية (BMS) بشكل رئيسي في بطاريات الطاقة، مثل السيارات الكهربائية والدراجات الكهربائية وتخزين الطاقة وغيرها من الأنظمة واسعة النطاق.
تشمل الوظائف الرئيسية لـ PCM OVP، وUVP، وOTP، وOCP، وما إلى ذلك. وفي حالة حدوث أي خلل، سيتم قطع النظام تلقائيًا لضمان سلامة النظام.
تكنولوجيا نظام حماية البطارية ناضجة جدًا، وهناك العديد من مصانع اللوحات ذات الصلة، والتي تتركز بشكل رئيسي في جنوب الصين. وهناك شركات تصنيع IC خاصة توفر شرائح حماية خاصة لبطارية الليثيوم. هذه القطعة ناضجة نسبيًا، وهناك العديد من شرائح IC للحماية الناضجة في الصين.
بالإضافة إلى وظائف الحماية الأساسية لنظام الحماية، تشمل الوظائف الرئيسية لنظام إدارة البطارية (BMS) جهد البطارية ودرجة الحرارة وقياس التيار وتوازن الطاقة وحساب وعرض SOC والإنذار غير الطبيعي وإدارة الشحن والتفريغ والاتصالات. ، إلخ. تدمج بعض أنظمة BMS أيضًا إدارة الحرارة، وتسخين البطارية، وتحليل الحالة الصحية للبطارية (soh)، وقياس مقاومة العزل، وما إلى ذلك.
مقدمة وتحليل وظيفة BMS:
- تشبه حماية البطارية PCM، والتي تتضمن الشحن الزائد، والتفريغ الزائد، ودرجة الحرارة الزائدة، والتيار الزائد، وحماية الدائرة القصيرة. مثل بطارية الليثيوم المنغنيز العادية وبطارية الليثيوم الثلاثية، بمجرد أن يتجاوز جهد أي بطارية 4.2 فولت أو ينخفض جهد أي بطارية أقل من 3.0 فولت، سيقوم النظام تلقائيًا بقطع دائرة الشحن أو التفريغ. إذا تجاوزت درجة حرارة البطارية درجة حرارة عمل البطارية أو كان التيار أكبر من تيار تفريغ البطارية، فسيقوم النظام تلقائيًا بقطع المسار الحالي لضمان سلامة البطارية والنظام.
- سيُظهر توازن الطاقة لمجموعة البطارية بأكملها بعد العمل لفترة زمنية معينة اختلافات كبيرة قد تكون بسبب وجود العديد من البطاريات المتسلسلة، أو بسبب عدم تناسق الخلية نفسها، أو عدم تناسق درجة حرارة العمل أو لأسباب أخرى. وهذا له تأثير كبير على عمر البطارية واستخدام النظام. يهدف توازن الطاقة إلى تعويض الاختلافات بين الخلايا الفردية للقيام ببعض إدارة الشحن أو التفريغ النشطة أو السلبية لضمان اتساق البطارية وإطالة عمر البطارية.
هناك نوعان من الأساليب في الصناعة: المعادلة السلبية والمعادلة النشطة. تهدف المعادلة السلبية بشكل أساسي إلى موازنة كمية الطاقة التي تستهلكها المقاومة. تهدف المعادلة النشطة بشكل أساسي إلى نقل طاقة البطاريات ذات الطاقة الأكبر إلى البطاريات الأقل قوة من خلال السعة أو الحث أو المحول. تظهر المقارنة بين المعادلة السلبية والفعالة في الجدول أدناه.
نظرًا لأن نظام التوازن النشط معقد نسبيًا والتكلفة مرتفعة نسبيًا، فإن الاتجاه السائد لا يزال توازنًا سلبيًا.
| عنصر المقارنة | التوازن السلبي | التوازن النشط |
| وضع التوازن | استهلاك المقاومة | نقل مكافئ حثي |
| كفاءة التوازن | قليل | عالي |
| نضج البرنامج | ناضجة | أكثر نضجا |
| تعقيد النظام | قليل | عالي |
| تكلفة النظام | قليل | عالي |
- يعد حساب SOC وحساب طاقة البطارية جزءًا مهمًا جدًا من نظام إدارة المباني (BMS)، حيث تحتاج العديد من الأنظمة إلى معرفة الطاقة المتبقية بشكل أكثر دقة. نظرًا لتطور التكنولوجيا، هناك العديد من الطرق لحساب SoC. إذا لم تكن متطلبات الدقة عالية، فيمكن الحكم على الطاقة المتبقية وفقًا لجهد البطارية. الطرق الرئيسية والدقيقة هي طريقة التكامل الحالية (وتسمى أيضًا طريقة ah)، q = ∫ I DT، وطريقة المقاومة الداخلية، وطريقة الشبكة العصبية، وطريقة مرشح كالمان، وما إلى ذلك. ولا يزال الاتجاه السائد الحالي في الصناعة هو طريقة التسجيل الحالية.
- تواصل. الأنظمة المختلفة لها متطلبات مختلفة لواجهات الاتصال. واجهات الاتصال الرئيسية هي SPI، I2C، can، RS485، إلخ. أنظمة تخزين السيارات والطاقة هي بشكل أساسي can وRS485.
نظرًا لعدم كفاية المنافسة وتعقيد نظام إدارة المباني، يوجد عدد قليل نسبيًا من الشركات المصنعة للنظام. الشركات المصنعة للرقائق ذات الصلة هي في الأساس شركات تصنيع أوروبية وأمريكية، وهناك عدد قليل من الشركات الكبيرة في الصين أيضًا. هناك العديد من الفرص في المستقبل.
آمل أن أتمكن من إرسال بريد إلكتروني للتواصل معك حول التكنولوجيا والمنتجات والمصنعين في BMS.
(12) متطلبات وأنظمة شحن بطارية ليثيوم أيون
طريقة الشحن السائدة لبطارية الليثيوم هي التيار المستمر والجهد المستمر (CC / CV): التيار المستمر - الجهد المستمر. التيار الثابت إذا تم شحنه أولاً ثم يتم شحن الجهد الثابت بعد الوصول إلى إمكانات معينة. يمكن للشاحن الجيد أيضًا أن يتدفق وفقًا لحالة جهد البطارية. تضيف بعض الأنظمة أيضًا وضع الشحن النبضي في الخلف وتضبط نهاية الشحن حسب الوقت.
تدمج أجهزة الشحن العامة وظائف مثل الحد الحالي، والحد من الجهد، وحماية الجهد الزائد، وحماية التيار الزائد، والحماية من درجة الحرارة الزائدة، والاتصال المضاد للعكس. يظهر نظام الشحن المحدد في الشكل أدناه.
بالإضافة إلى ذلك، عادةً ما يتم دمج شحن الشاحن مع PCM أو BMS لتحقيق توازن الطاقة في مرحلة شحن الجهد الثابت.
بالنسبة لبطارية أكسيد الكوبالت الليثيوم العادية، إذا كان جهد البطارية أقل من 3.0 فولت، فسيبدأ الشاحن في الشحن المتتابع (حوالي 0.1 درجة مئوية) لتجنب تلف البطارية. عندما يتم شحن جهد البطارية إلى 3.0 فولت، فإنه يتغير إلى شحن تيار مستمر (حوالي 1 درجة مئوية، ويعتمد التيار على النظام). تم اكتشاف أن جهد البطارية يتحول إلى شحن جهد ثابت عندما يصل جهد البطارية إلى 4.1 فولت. عندما ينخفض تيار البطارية إلى حوالي 0.1 درجة مئوية، يكتمل الشحن، ويتم إغلاق نظام الشحن ودائرة الشحن. يظهر منحنى الشحن في الشكل أدناه.
وفقًا للقوة المختلفة، يعتمد الشاحن تقنية تحكم مختلفة. مصدر الطاقة الخطي هو المخطط الرئيسي للطاقة المنخفضة، ومصدر طاقة التبديل هو المخطط الرئيسي للطاقة العالية. لقد كانت تقنية الشاحن ناضجة تمامًا، وأداء الشاحن وكفاءته قادران بشكل أساسي على الوصول إلى مستوى جيد نسبيًا. هناك العديد من الشركات المصنعة ذات الصلة. التقنيات الرئيسية المستخدمة في الشاحن هي بشكل أساسي تكنولوجيا إمدادات الطاقة وتكنولوجيا البطاريات. قامت الشركات المصنعة ذات الصلة أيضًا بتصنيع إمدادات الطاقة من قبل.
(13) مجالات تطبيق بطاريات الليثيوم
تُستخدم البطاريات بشكل أساسي في المنتجات الاستهلاكية والمنتجات الرقمية ومنتجات الطاقة والمنتجات الطبية والأمنية.
| القوة الدافعة | مستهلكى الكترونيات | رقمي | الرعاىة الصحية | حماية | الحرارية الكهربائية | آحرون |
| السيارات الكهربائية | تليفون محمول | كاميرا رقمية | تخطيط كهربية القلب بالكف | ضوء الطوارئ النار | ملابس دافئة | القائمة الإلكترونية |
| دراجة كهربائية | دفتر | فيديكون رقمي | مراقبة العلامات الحيوية | كاميرا الأمن | قماش للتدفئة | ماكينة حلاقة كهربائية |
| دراجة نارية كهربائية | حاسوب لوحي | سماعة بلوتوث | أداة تشخيصية محمولة بالموجات فوق الصوتية | آلة نقاط البيع | تدفئة اليد | الشحن اللاسلكي |
| نظام تخزين الطاقة | نتبووكس | ماوس لاسلكي | مقياس التأكسج المحمول | مكالمة لاسلكية | نعل ساخن | المعدات العسكرية |
| شكا من السلطة الاحتياطية | منتصف | لوحة مفاتيح بلوتوث | جهاز مراقبة صوت الجنين المحمول | جرس الباب اللاسلكي | قفازات دافئة | كشف جيد |
| أداة كهربائية | نظام تحديد المواقع | عدة السيارة | أداة العلاج بالليزر | نظام حراسة المدخل | | كشاف |
| طائرة نموذجية | الكتاب الاليكتروني | مصباح يدوي LED | الطبية الإلكترونية اللاسلكية | التعرف على بصمات الأصابع | | شاشة ليد |
| | سماعات لاسلكية | المنظار | مراقبة RFID | | ضوء الشارع بالطاقة الشمسية LED |
| | | العناية بالعيون | زيج بي مضاد للسرقة | | |
| | | منتجات العلاج الطبيعي | | | |
ng التخزين، معبرًا عنه كنسبة مئوية لانخفاض السعة لكل وحدة زمنية.
:+86(0)755-33020139
:+86(0)755-33009010
