مدونة حول دراسة تستكشف تكوين الخلايا في بطاريات لايف بو 4

تخيلوا دراجة كهربائية تكافح لتسلق التل بسبب عدم كفاية الطاقة، أو نظام تخزين الطاقة في المنزل يفشل في توفير كهرباء ثابتة خلال ساعات الذروة.هذه السيناريوهات غالبا ما ترتبط مباشرة بتكوين بطارية الحزمة والأداءتدرس هذه المقالة عدد الخلايا التي تتكون منها بطارية قياسية من فولت 48 ليتيوم فوسفات الحديد (LiFePO4) وكيف يؤثر عدد الخلايا على الأداء العام.

التكوينات القياسية والمتغيرة لبطاريات LiFePO4 من 48 فولت

تتكون مجموعة بطاريات LiFePO4 النموذجية من 48 فولت من 16 خلية متصلة بسلسلة. مع كل خلية LiFePO4 التي لديها فولتاج اسمي يبلغ 3.2 فولت ، تنتج سلسلة الخلايا 16 فولت إجمالي حوالي 51.2 فولت ،تلبية متطلبات نظام 48 فولتيستخدم هذا التكوين القياسي، المعروف باسم "16s1p" (16 سلسلة، 1 موازية) ، عادة في الدراجات الإلكترونية، وأنظمة تخزين الطاقة الشمسية، وتطبيقات الطاقة الاحتياطية.

توجد تكوينات مختلفة لتعزيز السعة. ترتيب "16s2p" يضاعف السعة عن طريق توصيل مجموعتين من سلسلة 16 خلية بالتوازي مع الحفاظ على الجهد.التطبيقات المخصصة قد تستخدم تكوينات أخرى، على الرغم من أن هذه تستند عادة إلى تصاميم 16s1p أو 16s2p القياسية.

الآثار الرئيسية على الأداء من تكوين الخلية

عدد الخلايا يؤثر بشكل مباشر على عدة مقاييس أداء حاسمة:

• استقرار الجهد:يضمن تكوين الخلية المناسب إنتاج مستقر من 48 فولت. الخلايا غير الكافية أو غير المنظمة بشكل صحيح قد تسبب انخفاض في الجهد إلى ما دون المتطلبات التشغيلية أثناء التفريغ.
• عمر الدورة:كل من جودة الخلية وتكوينها تؤثر على طول العمر. الخلايا عالية الجودة عادة ما توفر حياة دورة مطولة،في حين أن عدم التوازن بين الجهد والقدرة بين الخلايا يمكن أن يسرع التدهور من خلال الشحن الزائد أو التفريغ المفرط.
• كثافة الطاقة والقدرة:زيادة عدد الخلايا يزيد من السعة ولكن يضيف أيضا الوزن والحجم. يجب أن توازن التطبيقات التي تتطلب متطلبات صارمة للحجم / الوزن (مثل الدراجات الكهربائية) بين هذه العوامل.
• كفاءة الشحن / التفريغتؤثر المقاومة الداخلية للخلية وأساليب الاتصال على فقدان الطاقة أثناء التشغيل. تعمل خلايا المقاومة المنخفضة والاتصالات المحسنة على تحسين الكفاءة.
• السلامة:في حين أن بطاريات LiFePO4 تقدم بطبيعتها سلامة جيدة ، فإن عدم التوازن في الخلية أو الإدارة الحرارية غير الكافية يمكن أن تخلق مخاطر الإفراط في التسخين في بعض الخلايا.

استراتيجيات لتحسين أداء بطارية LiFePO4 من 48 فولت

لتحقيق أقصى قدر من الأداء، فكر في هذه الأساليب:

• اختر خلايا عالية الجودة ذات كثافة طاقة متفوقة ، وعمر دورة طويلة ، ومقاومة داخلية منخفضة وأداء آمن مثبت
• تنفيذ تقنيات الموازنة النشطة أو السلبية للخلايا للحفاظ على التكافل
• تصميم إدارة حرارية فعالة باستخدام مكنفات الحرارة أو مروحة التبريد
• اختر أنظمة إدارة البطارية القوية (BMS) التي تراقب بدقة الجهد والتيار ودرجة الحرارة وحالة الشحن

فهم مبادئ التكوين هذه وعلاقات الأداء أمر ضروري لتصميم وتشغيل أنظمة تخزين الطاقة والطاقة الفعالة والموثوقة.