Ar jūs kada nors patyrėte šią situaciją? Naujai pirktasLiFePO4 baterijastaiga išsijungia, nors vis dar rodo likusį 40 proc.
Daugelis vartotojų iš karto mano, kad baterija yra sugedusi arba abejoja jos kokybe. Tačiau daugeliu atvejų,problemą sukėlė ne akumuliatoriaus pažeidimas, o netikslus SOC įvertinimas arba akumuliatoriaus valdymo sistemos suaktyvintas apsaugos mechanizmas.
Šiame straipsnyje apžvelgsime pagrindines priežastisSOC netikslumai LiFePO4 akumuliatoriuose, dažnasBMS apsaugos elgesys, kaip tinkamai sukalibruoti akumuliatorių ir kaip išvengti šių problemų pasikartojimo.
Nesvarbu, ar esate galutinis vartotojas, ar sistemos integratorius, šis vadovas padės geriau suprasti akumuliatoriaus veikimą ir išvengti nereikalingų klaidingų sprendimų bei nuostolių.
Kas sukelia LiFePO4 akumuliatoriaus SOC netikslumą?
SOC dreifą ličio geležies fosfato (LiFePO4) akumuliatoriuose gali sukelti įvairūs veiksniai. Dažniausios priežastys yra SOC įvertinimo algoritmų apribojimai, kaupiamos matavimo klaidos laikui bėgant, naudojimo modeliai ir apkrovos sąlygos, elementų disbalansas, akumuliatoriaus senėjimas, temperatūros svyravimai, taip pat problemos, susijusios su BMS ar laidais.
Kadangi kiekviena priežastis gali sukelti skirtingus simptomus ir reikalauja kitokio sprendimo, pirmasis trikčių šalinimo veiksmas yra nustatyti, kuriai kategorijai priklauso jūsų situacija.
SOC yra įvertinimas, o ne tiesioginis matavimas
Praktikoje SOC nėra matuojamas tiesiogiai, o įvertinamas naudojant algoritmus. Įprasti metodai apima įtampa{1}}pagrįstą įvertinimą, kulonų skaičiavimą (srovės integravimą) ir modeliu{2}}pagrįstus metodus.
Tačiau LiFePO4 akumuliatoriai turi pagrindinę charakteristiką: itin plokščią iškrovos įtampos plokštumą. Kitaip tariant, įtampa išlieka beveik pastovi plačiame SOC diapazone. Dėl to pasikliaujant vien įtampa, norint įvertinti SOC, neišvengiamai atsiranda netikslumų.
Kuloninis efektyvumas ilgainiui sukelia kaupiamųjų klaidų.
Kulonų skaičiavimo metodas paprastai yra tikslesnis nei{0}}įtampa pagrįstas įvertinimas. Tačiau kiekvienas srovės matavimas vis tiek sukelia mažas paklaidas. Per pasikartojančius įkrovimo ir iškrovimo ciklus šie, atrodytų, nereikšmingi nuokrypiai kaupiasi, todėl SOC palaipsniui nutolsta nuo tikrosios vertės -reiškinys, žinomas kaip SOC dreifas.
Ilgalaikiai-negilūs įkrovimo ir iškrovimo ciklai be tinkamo pakartotinio kalibravimo
Kasdien naudodami akumuliatorių, mes paprastai laikomės„20%–80%“ įkrovimo strategija, tai reiškia, kad pradedame krauti nuo maždaug 20 % ir sustabdome ties 80 %. Nors šis metodas padeda pailginti bendrą akumuliatoriaus veikimo laiką, jis taip pat gali sukelti dažnai nepastebimą problemą.
Veikia šiame diapazone ilgą laikąriboja BMS galimybę gauti tinkamus kalibravimo atskaitos taškus. Praktiškai BMS gali tiksliai iš naujo kalibruoti SOC tik tada, kai baterija yra beveik visiškai įkrauta arba beveik tuščia.
Be šių atskaitos taškų mažos matavimo paklaidos kaupiasi per pasikartojančius įkrovimo ir iškrovimo ciklus, todėl galiausiai atsiranda pastebimas nuokrypis tarp rodomo SOC ir tikrojo akumuliatoriaus lygio.
Sumažintas matavimo tikslumas esant žemai{0}}srovei
BMS nėra sukurtas kaip didelio{0}}tikslumo akumuliatoriaus kuro matuoklis, o pirmiausia kaip saugos apsaugos sistema. Jame pagrindinis dėmesys skiriamas kritinių parametrų, tokių kaip įtampa, temperatūra ir srovė, stebėjimui, o SOC iš esmės yra apskaičiuota vertė, gauta iš algoritmų.
Šis apribojimas išryškėja tam tikrais veikimo scenarijais. Pavyzdžiui, kai LiFePO4 baterija naudojama mažiems įrenginiams, pvz., mobiliesiems telefonams, maitinti, srovė paprastai svyruoja nuo 1 A iki 3 A ir dažnai yra mažesnė nei 1 A.
Esant tokiam mažam srovės lygiui, signalas gali priartėti arba nukristi žemiau kai kurių BMS sistemų jutimo skiriamosios gebos, todėl sunku tiksliai aptikti srovės pokyčius. Dėl to SOC įvertinimo paklaidos didėja, todėl tikslumas sumažėja.
Ląstelių disbalansas (nenuoseklumas tarp ląstelių)
Ląstelių nenuoseklumas taip pat yra pagrindinis SOC nukrypimo veiksnys. Akumuliatoriaus bloką sudaro keli elementai, kurių kiekvieno talpa, savaiminio iškrovimo greitis ir vidinė varža skiriasi. Laikui bėgant šie skirtumai tampa ryškesni, todėl kai kurios ląstelės pasiekia savo įkrovimo ar iškrovimo ribas anksčiau nei kitos.
Kai BMS įvertina SOC remdamasi paketo-lygio įtampa arba vidutinėmis sąlygomis, dėl šių disbalansų gali atsirasti klaidų, dėl kurių rodomas SOC ir faktinės naudingos talpos neatitikimas.
Talpa mažėja dėl baterijos senėjimo
Akumuliatoriui senstant, jo talpa palaipsniui mažėja. Jei BMS ir toliau apskaičiuoja likusį įkrovą pagal pradinę (nominaliąją) talpą, įvedamos sisteminės klaidos. Štai kodėl senesnių baterijų SOC rodmenys laikui bėgant tampa mažiau tikslūs.
Temperatūros poveikis akumuliatoriaus veikimui
Temperatūros svyravimai taip pat yra pagrindinis veiksnys, turintis įtakos SOC tikslumui. Žiemą žema temperatūra sulėtina elektrochemines reakcijas LiFePO4 akumuliatorių viduje ir padidina vidinę varžą.
Esant tokioms sąlygoms, net jei lieka naudingos talpos, iškrovos įtampa gali atrodyti mažesnė nei esant normaliai temperatūrai. Dėl to, kai BMS įvertina SOC pagal įtampos, srovės ir algoritminius modelius, ji tampa labiau linkusi į klaidas, todėl rodomas SOC ir faktiškai turimos talpos neatitikimas.
Su BMS algoritmu ar{0}}aparatine įranga susijusios problemos
Pačios BMS problemos gali būti viena iš pagrindinių SOC netikslumo priežasčių. Kadangi sistemos yra labai svarbios ir sudėtingos, nerekomenduojama išardyti ar tikrinti be tinkamos patirties.
Tokiais atvejais patariama atlikti profesionalią diagnostiką, atkreipiant dėmesį į tokius veiksnius kaip BMS parametrų konfigūracija, programinės įrangos ir SOC algoritmo kalibravimas, jutiklio tikslumas ir srovės jutimo grandinės veikimas. Bet kuri iš šių problemų gali tiesiogiai paveikti SOC įvertinimo tikslumą.
Prastos jungtys arba išoriniai trukdžiai
Galiausiai, SOC netikslumus taip pat gali sukelti laidų problemos. Rekomenduojama patikrinti, ar akumuliatoriaus gnybtai nėra laisvi, nėra oksiduoti ar nėra prasto kontakto.
Tokios problemos gali turėti įtakos BMS gebėjimui tiksliai išmatuoti srovę ir įtampą, o tai savo ruožtu pablogina SOC įvertinimo tikslumą.
Kaip sukalibruoti LiFePO4 akumuliatoriaus SOC?
LiFePO4 akumuliatoriaus SOC kalibravimas neatkuria prarastos talpos. Vietoj to, tai leidžia BMS iš naujo sukalibruoti ir tiksliai nustatyti tikrąją pilną ir tuščią akumuliatoriaus būseną, taip pat jo naudingą talpą.
Daugeliui vartotojų praktiškiausias būdas yra atlikti kelis pilnus įkrovimo ir iškrovimo ciklus.
Kitame skyriuje žingsnis po žingsnio paaiškinsime kalibravimo procesą.
1 veiksmas: visiškai įkraukite akumuliatorių naudodami suderinamą LiFePO4 įkroviklį.
„Visiškai įkrautas“ reiškia ne tik 100 % pasiekimą programoje. Tai reiškia, kad įkrovikliui leidžiama atlikti visą įkrovimo ciklą. Praktiškai akumuliatoriaus įtampa turėtų pasiekti visą nurodytą -įkrovimo diapazoną, o įkrovimo srovė palaipsniui mažėja iki išjungimo- srovės.
Šio proceso metu BMS gali tiksliai aptikti pilną akumuliatoriaus įkrovimo būseną ir atlikti elementų balansavimą, taip sukurdama patikimą atskaitos tašką vėlesniam SOC kalibravimui.
Pavyzdžiui, vardinė 24 V LiFePO4 baterija paprastai pasiekia pilną įkrovimo įtampą maždaug 28,8 V, o ne 24 V.
Patarimas:Kai akumuliatorius visiškai įkrautas, nedelsdami atjunkite maitinimą ar dažnai nereguliuokite nustatymų. Vietoj to leiskite akumuliatoriui kurį laiką pailsėti, kad elementų įtampa nusistovėtų ir stabilizuotųsi.
Tai padeda BMS nustatyti stabilesnę ir patikimesnę viso{0}}įkrovimo atskaitą, leidžiančią tiksliau atpažinti 100 % SOC.
2 veiksmas: įprasto naudojimo metu iškraukite akumuliatorių.
Tiesiog naudokite bateriją kaip įprastai. Tačiau daugumai vartotojų nerekomenduojame dažnai visiškai iškrauti akumuliatoriaus kalibravimo tikslais. Daugeliu atvejų prieš įkraunant pakanka iškrauti akumuliatorių iki maždaug 20–30 % SOC.
Visada laikykitės gamintojo nurodymų dėl tinkamo naudojimo, įkrovimo ir iškrovimo.
3 veiksmas: įkraukite akumuliatorių.
Kai baterija išsikraus (pavyzdžiui, iki maždaug 20–30 % SOC), naudokite suderinamą LiFePO4 įkroviklį, kad jį visiškai įkrautumėte. Įkrovimo metu venkite dažnų maitinimo pertrūkių ir nenaudokite akumuliatoriaus tuo pačiu metu.
Tai leidžia BMS tiksliai sekti talpos pokyčius nuo mažo iki visiško įkrovimo ir iš naujo sukalibruoti vidinius kulonų skaičiavimo skaičiavimus.
Po 1–2 pilnų įkrovimo ir iškrovimo ciklų SOC rodmenys turėtų grįžti į normalų. Jei lieka nedidelių netikslumų, pakartokite procesą dar keletą ciklų.
Svarbūs stebėjimo patarimai
Jei jūsų akumuliatoriuje yra „Bluetooth“ programėlė, galite stebėti jos būseną tikrindami pagrindinius parametrus, tokius kaip bendra įtampa, atskirų elementų įtampa, srovė, likusi talpa (Ah), SOC procentas ir įkrovimo / iškrovimo MOSFET būsena.
Šie ženklai gali reikšti, kad BMS SOC atskaitos taškas pasislinko: pavyzdžiui, programėlė rodo labai žemą SOC, o akumuliatoriaus įtampa išlieka normalaus diapazono ribose, arba SOC rodo pakankamą įkrovimą, tačiau akumuliatorius netikėtai išsijungia.
Tokiais atvejais rekomenduojama iš naujo sukalibruoti akumuliatorių.
Jei akumuliatoriai prijungti lygiagrečiai, nedideli SOC rodmenų skirtumai nebūtinai rodo gedimą. Kol kiekvienos baterijos įtampa yra panaši, normaliai naudojant laikui bėgant jos natūraliai išsibalansuos.
Lygiagrečioje sistemoje gali atsirasti nedidelių įkrovimo ir iškrovimo greičio skirtumų dėl kabelio varžos, vidinės varžos ir BMS matavimo tolerancijos skirtumų. Tai normalu.
Tačiau jei vienos baterijos įtampa yra žymiai didesnė arba mažesnė nei kitų, prieš vėl prijungiant ją prie lygiagrečios sistemos, ji turi būti izoliuota ir visiškai įkrauta.
Serijinės{0}}sistemos, pvz., dviejų 12 V baterijų, naudojamų 24 V sistemai suformuoti, reikalavimai yra griežtesni. Akumuliatorių įtampa turi būti glaudžiai suderinta; kitu atveju silpnesnis akumuliatorius pirmiausia gali pasiekti žemos-įtampos atjungimą, todėl visa sistema per anksti išsijungia ir dėl to gali sumažėti talpa.
Jei pastebimas didelis įtampos skirtumas tarp serijinės konfigūracijos akumuliatorių, atjunkite juos ir įkraukite kiekvieną akumuliatorių atskirai naudodami 12 V LiFePO₄ įkroviklį. Kai visiškai įkrautas ir subalansuotas, vėl prijunkite juos, kad atkurtumėte 24 V sistemą.
SOC kalibravimas neišsprendžia visų problemų. Jei po kalibravimo SOC išlieka labai netikslus, gali prireikti papildomos diagnostikos.
Pagrindinės sritys, kurias reikia patikrinti, yra BMS parametrai, programinės įrangos versija, srovės jutikliai, gnybtų jungtys, laidų laidų kontaktai, elementų nuoseklumas ir bendras akumuliatoriaus senėjimas.
Kai kuriais atvejais gali prireikti profesionalios pagalbos.
Dažnos LiFePO4 baterijų BMS problemos
Daugelį akivaizdžių BMS problemų iš tikrųjų sukelia suaktyvinti saugos apsaugos mechanizmai, o ne tikrasis BMS gedimas.
BMS žemos{0}}įtampos apsauga
Įsivaizduokite ličio geležies fosfato bateriją, kuri ilgą laiką buvo nenaudojama. Periodiškai neįkraunant, laikui bėgant akumuliatorius palaipsniui{1}}išsikrauna.
Įtampai nukritus žemiau BMS nustatytos žemos{0}}įtampos ribinės vertės, sistema automatiškai atjungs išvestį, kad apsaugotų akumuliatorių. Štai kodėl jūsų golfo krepšelis gali staiga nustoti veikti.
Jei šiuo metu išmatuosite akumuliatorių multimetru, galite pastebėti, kad gnybtų įtampa yra artima nuliui ne todėl, kad baterija visiškai išsikrovė, o todėl, kad BMS nutraukė išėjimą.
BMS apsauga nuo viršįtampio
Kai įkrovimo įtampa viršija nurodytą LiFePO4 akumuliatorių diapazoną, BMS automatiškai nutraukia įkrovimą, kad būtų išvengta perkrovimo.
Tai dažniausiai sukelia nesuderinamo įkroviklio naudojimas, pvz.LiFePO4 akumuliatoriaus įkrovimas švino-rūgštiniu įkrovikliu.
BMS apsauga nuo viršsrovių
Jei maitinimas iš karto nutrūksta, kai prijungiamas{0}}didelės galios įrenginys, tai nėra dėl nepakankamos baterijos talpos. Vietoj to, tikėtina, kad srovė viršijo BMS nuolatinio arba didžiausio iškrovimo ribą.
Pavyzdžiui, kai akumuliatorius prijungtas prie keitiklio ir įjungtas didelės-galios įrenginys (pvz., oro kondicionierius, mikrobangų krosnelė ar elektrinis įrankis), paleidimo metu keitiklis gali imti didelę viršįtampio (įsiveržimo) srovę.
Jei ši srovė viršija didžiausią BMS iškrovos vertę,BMS iš karto išjungs išvestį, kad apsaugotų akumuliatorių.
Temperatūros apsauga
Nors LiFePO4 baterijos pasižymi aukštu saugumo lygiu, jos nėra sukurtos saugiai veikti bet kokiomis temperatūros sąlygomis. Visų pirma, įkrovimas žemoje temperatūroje gali sukelti ličio dengimą, todėl daugelis BMS apribos įkrovimą arba išjungs išvestį, kad apsaugotų akumuliatorių.
Panašiai aukštoje{0}}temperatūroje BMS gali išjungti išvestį, kad būtų išvengta perkaitimo ir susijusių saugos pavojų.
Todėl, kai tik įmanoma, bateriją rekomenduojama naudoti nuo 0 iki 45 laipsnių temperatūros diapazone. Dėl konkrečių įkrovimo, iškrovimo ir saugojimo ribų visada žiūrėkite gamintojo technines specifikacijas.
Trumposios{0}}grandinės apsauga
Atsitiktinis trumpasis jungimas tarp teigiamo ir neigiamo gnybtų, pažeisti kabeliai, laisvos jungtys arba netinkami laidai gali suaktyvinti BMS apsaugą nuo trumpojo jungimo{0}.
Šios sąlygos gali būti pavojingos ir tiesiog iš naujo nustatytiBMSnepakanka. Pirmiausia turėtumėte patikrinti laidus, saugiklius, gnybtus, jungtis ir izoliaciją, kad nustatytumėte ir pašalintumėte gedimo šaltinį.
Tik įsitikinę, kad trumpasis jungimas pašalintas, turėtumėte pabandyti atkurti akumuliatorių naudodami tinkamą įkroviklį.
Ar BMS problemas galima išspręsti nuotoliniu būdu?
Daugelis vartotojų nerimauja, kad iškilus techninėms problemoms, ypač susijusioms su BMS, jie gali nežinoti, kaip jas spręsti. Šis susirūpinimas gali būti dar didesnis perkant iš užsienio tiekėjų, kur pagalba gali atrodyti mažiau prieinama.
Tokiais atvejais darbas su patyrusiu ličio geležies fosfato baterijų gamintoju, pvz., CoPow, gali turėti reikšmingų pokyčių. Turėdami profesionalią techninę komandą, jie gali atlikti nuotolinę diagnostiką ir trikčių šalinimą, o prireikus pasiūlyti palaikymą svetainėje-, atsižvelgdami į projekto reikalavimus.
Taigi, kokias problemas iš tikrųjų galima išspręsti nuotoliniu būdu? Pažiūrėkime atidžiau.
Daugelis problemų,{0}}pvz., BMS parametrų konfigūracija, netikslūs SOC rodmenys, programos rodymo anomalijos, apsaugos būsenos žurnalai, gedimo kodo gavimas, įkrovimo / iškrovimo valdymo nustatymai ir ryšio klaidos-paprastai gali būti diagnozuojamos ir išspręstos naudojant „Bluetooth“ programą, CAN/RS485 sąsajas, debesies platformas arba nuotolinės diagnostikos įrankius.
Be to, gamintojai gali nuotoliniu būdu koreguoti parametrus, iš naujo nustatyti apsaugos būsenas arba nukreipti naudotojus į akumuliatoriaus kalibravimo procedūras, taip žymiai pagerindami trikčių šalinimo efektyvumą, nereikalaujant{0}}svetainės priežiūros.
Pavyzdžiui, jei vartotojas praneša apie netikslius SOC rodmenis, technikai gali nuotoliniu būdu pasiekti BMS duomenis, tokius kaip elemento įtampa, bendra įtampa, srovė, temperatūra, ciklų skaičius, apsaugos žurnalai ir likusi talpa.
Jei problemą sukelia BMS skaičiavimo klaidos, netinkami parametrų nustatymai arba SOC poslinkis dėl užsitęsusio negilaus ciklo, ją paprastai galima išspręsti nukreipus vartotoją į visą įkrovimo ir iškrovimo kalibravimo procesą.
Tačiau ne visas BMS problemas galima išspręsti naudojant nuotolinę pagalbą.
Jei problema susijusi su aparatinės įrangos pažeidimu-, pvz., prapūstu MOSFET, atjungtais mėginių ėmimo laidais, sugedusiais temperatūros ar srovės jutikliais, vandens patekimu į BMS plokštę, apdegusiais gnybtais, dideliu elementų įtampos disbalansu, vidiniais trumpaisiais jungimais arba atsilaisvinusiomis jungties plokštėmis-šios problemos negali būti išspręstos nuotoliniu būdu.
Nuotolinė pagalba gali padėti nustatyti pagrindinę priežastį, tačiau galiausiai BMS reikės grąžinti į gamyklą apžiūrai, remontui ar pakeitimui.
Kaip išvengti SOC ir BMS problemų ateityje?
Šios problemos neatsiranda atsitiktinai; jie paprastai yra ilgalaikio{0}}naudojimo ir laipsniško gedimo rezultatas.
NorsLiFePO4 baterijosnereikalaujama dažnos elektrolitų priežiūros ar gnybtų valymo, pvz., švino-rūgšties akumuliatorių, tinkama priežiūra ir priežiūra vis tiek yra būtini norint užtikrinti ilgalaikį -našumą ir patikimumą.
- 20–80 % naudojimo taisyklės laikymasis prailgina baterijos veikimo laiką. Tačiau rekomenduojama retkarčiais atlikti visą įkrovimo ir iškrovimo ciklą (iškrovimas iki žemo lygio ir įkrovimas iki 100%), kad būtų lengviau sukalibruoti SOC.
- Visada naudokite kiekvienam akumuliatoriaus tipui tinkamą įkroviklį. Nemaišykite įkroviklių, nes tai gali sukelti perkrovimą, per mažą įkrovimą ar kitų problemų.
- Naudodami didelės-galios įrenginius, paleidžiant nepamirškite didžiausios (įsijungimo) srovės ir įsitikinkite, kad ji neviršija akumuliatoriaus vardinės srovės ribos.
- Šaltoje aplinkoje prieš įkraudami pašildykite akumuliatorių. Nekraukite akumuliatoriaus, kai jo temperatūra per žema.
- Jei akumuliatorius bus laikomas ilgesnį laiką, prieš saugodami jį įkraukite iki tinkamo lygio. Saugojimo metu patikrinkite įkrovos lygį maždaug kartą per mėnesį ir įsitikinkite, kad SOC nenukrenta žemiau 20%.
- Reguliariai tikrinkite akumuliatoriaus jungtis, įskaitant laidus ir gnybtus, kad įsitikintumėte, jog nėra pažeidimų, laisvų ar prasto kontakto.
- Įprasto veikimo metu periodiškai peržiūrėkite BMS duomenis ir žurnalus, kad anksti nustatytumėte galimas problemas.
DUK apie LiFePO4 BMS ir SOC problemas
Kodėl mano LiFePO4 akumuliatoriaus procentas yra neteisingas?
LiFePO4 akumuliatorių įkrovimo būsena yra apskaičiuota, o ne tiesioginis matavimas.
Dažniausios netikslumo priežastys yra užsitęsęs negilus ciklas, maža{0}}srovė, temperatūros svyravimai ir ilgalaikis -BMS algoritmų klaidų kaupimasis. Be to, palyginti plokščia LiFePO4 baterijų įtampos plokščiakalnė riboja įtampa{4}} pagrįsto SOC įvertinimo tikslumą.
Kaip dažnai turėčiau kalibruoti LiFePO4 akumuliatorių?
Rekomenduojame prietaisą kalibruoti kas 1–3 mėnesius.
Ar BMS naujinimas gali ištaisyti SOC klaidas?
Kartais, taip. BMS programinės įrangos atnaujinimas gali optimizuoti SOC algoritmą ir taip pagerinti tikslumą. Tačiau jei problema kyla dėl aparatinės įrangos (pvz., jutiklių klaidų), akumuliatoriaus elementų gedimo ar naudojimo įpročių, vien atnaujinimas problemos visiškai neišspręs.
Ar SOC netikslumas pavojingas?
Tai nekelia tiesioginio pavojaus saugai, tačiau gali turėti įtakos operatyviniams sprendimams; Pavyzdžiui, tai gali sukelti staigius elektros energijos tiekimo nutraukimus, per{0}}išsikrovimą arba sistemos pajėgumo vertinimo klaidas.
