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并联解释LifePo4电池的极限
如果您曾经寻求有关将磷酸锂(LifePo4或LFP)电池平行连接到您的应用程序的信息,并因矛盾的信息而感到困惑,请让我清除嗡嗡声,并解释为什么某些来源允许我们并行连接LFP电池,而其他人则可以并行连接LFP电池根本不推荐。 首先,我们需要了解,当两个或更多电池并联连接时,流过每个电池的电流不太可能相等。 例如,想象一下您有一个由两个并联连接的12V 100AH电池组成的电池系统。如果系统承担50A负载,则每个电池不太可能经历精确的25A负载。一个电池可能会经历22A,另一个电池28A。负载越高,差异越重要。 电池之间的不平衡电流是由电池和电池制造变化,电池连接电阻的差异甚至站点安装变量引起的,例如电池之间的温度差异。 每个平行分支中电流的差异导致电池的充电状态(SOC)发散。发电能力最佳的电池将比其他电池耗尽的速度快。所有电池的SOC将再次收敛,因为最快的电池电池无法再为系统传递那么多的功率。在这一点上,更强大的电池将是那些最初提供更少功能但现在处于更高SOC的电池。 结果是,在电池系统的大部分周期寿命中,电池中的SOC将存在差异。电池之间的SOC差异意味着即使负载断开连接,电池之间也会在电池之间流动涡流。涡流可能异常高,并导致电池进入不可预测的保护模式。 重要的是要注意,LFP电池的放电曲线非常平坦,因此一旦卸下负载,电池就需要花费数小时才能使SOC均衡。无论您由于扩散电压而等待多长时间,电池都可能不会均衡。 电池管理系统(BMS)是如何处理平行分支电流不平衡和不受控制的涡流的方式,这些电流决定制造商是否允许或不允许并行连接。平行分支中的电流可能比预期的要高得多,并且会降低电池的使用寿命,或者更糟的是超过电池能力。 制造商可能会选择不允许并行连接,因为平行电池连接接线和负载不超出其控制。由于不受控制的电流会对电池的使用寿命产生负面影响,因此它们将不保证无法控制的东西。 其他电池制造商可以通过并联两个电池来处理未知的连接接线差异,并规定最大充电和放电电流仅限于一个电池的额定值。这样可以确保任何时间都不会遇到大于其最大值的负载,这可能会降低由于使用寿命减少而导致保修索赔的风险。他们还可能规定,您必须定期为电池充满电,以确保将两个电池的SOC恢复到同等的状态。 假设电池制造商设计了具有更严格的保护公差的智能BMS和允许故障和操作报告的历史功能。在这种情况下,制造商可以并行放置两个以上的电池。报告功能允许诊断可能无法提供承诺容量的电池系统。具有智能BMS的并行配置可能仍然具有限制系统中允许的最大电流的规则,但可以并行连接更多的电池。 最先进和最佳的选择是分布式BMS。在分布式BMS中,所有电池都连接到网络。将有一个中央控制单元(CCU)或电池将变成指定的CCU,并将有卫星电池。卫星电池将其电压,电流,SOC和健康以及其他参数报告给网络。CCU可以将控制或警告信息总和到负载或充电器。然后,连接的设备可能会在事情失控之前减少系统上的电流。CCU还可以命令所有电池进入保护模式。 带有CCU和卫星的高级BMS受控电池具有更准确的安全边距,并在整个电池系统上监视参数。因此,它们使系统能够使用更多可用的能源和电源,并允许并行连接更多电池。 由于单元格,电池组装和安装接线和位置的变化,分支电流的差异始终存在。BMS如何使用平行分支电流失衡来决定电池并行接线能力。由于在当前失衡时使用服务寿命会对服务寿命产生负面影响,因此也存在一个问题,即制造商保修是否会减少。 考虑到所有因素,强烈建议您咨询电池专家以讨论您的需求,并获得有关配置适合应用程序的合格建议。
罗伯特·霍恩(Robert Hoehne) |
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