LifePo4 Aküler Nasıl Şarj Edilir ŞArj Algoritması Nasıldır

[atakale]

lityum Demir Fosfat Aküler Nasıl Şarj Edilir Hazırlaya Elektr Müh. İsmail Hakkı Özdem
Lityum demir fosfat (LiFePO4) akünün geleneksel şarj yöntemleri ve olası sorunları analiz edilmiş,ve çok sayıda bu konuda deneyler yapılmıştır. Lfepo4 akünün kimyasal şarj özelliklerine göre, özel şarj yöntemi önerilmiştir.
Bu yöntem, akü voltajı ve akünün şarj durum/seviyesi arasındaki ilişkiye dayanmaktadır.
Lifepo4 akü şarjı sürecinde şarj (SOC-şarj seviyesi durumu ); sabit voltaj ile şarj edilmesi sırasında sabit voltaj değerini ne olacağı ,bu şarj sonunda akünün voltajının değişim oranı ve maksimum şarj ile birlikte akünün kontrol şarj işlemi aracılığıyla kesme gerilimidir.
Deneyler, akünün yeni yöntemle %100 kapasiteye kadar şarj edilebileceğini gösteriyor. eşzamanlılık,akünün aşırı şarj sorununu önler, akü kapasitesinin zayıflama hızını azaltır ve akünün çevrim ömrünü uzatır.
Batarya yönetim sistemlerinin (BMS) görevlerinden biri batarya durumunun dengeli olmasını sağlamaktır . Dengeye ulaşmak için çok sayıda teknik vardır, ancak bunlar genel olarak aktif ve pasif yöntemlere ayrılır.
Aktif yöntemler, akü hücresi dengelemesi için büyük miktarda enerjinin dağıtılmasının kabul edilemez olacağı yüksek güçlü sistemlerde kullanılır . Taşınabilir cihazlarda kullanılan akülrde depoladıkları enerji nispeten düşüktür ve bu alanda pratik olarak sadece pasif dengeleme sistemleri kullanılmaktadır.
%100'e kadar tamamen şarj edilmiş bir 12v lityum LiFePO4 akü, voltajı 13.3-13.4v civarında tutacaktır. Kurşun asit olanlar ise yaklaşık 12.6-12.7v olacaktır. %20 kapasiteye sahip bir lityum akü 13V civarında voltaj tutacaktır, kurşun asit kuzeni aynı kapasitede yaklaşık 11.8v olacaktır. Gördüğünüz gibi, lityum ile çok dar bir voltaj penceresi ile oynuyoruz, %80 kapasitenin üzerinde 0,5V'den az.
-Lityum Şarj Algoritması örneği
ŞArj algoritmalarında , lityum akü , şarj döngüsünün en sonunda voltajda dik bir artışa sahiptir. Bu aşamada şarj akımı çok hızlı bir şekilde düşer ve ardından şarj cihazı güç kaynağı moduna geçer.
Bu şarj aşamasında, şarj cihazı seçilen akü için maksimum voltajı tutacak ve akünün iç direnci maksimum çıkışta şarj akımını kabul edemediğinden akü düşük akımla şarj edecektir. Akım, şarj cihazının toplam çıkışının yaklaşık ≤ %10'una düştüğünde, yüzer /Fload şarj duruma geçecektir. Emilim /Absorbation şarj aşaması da zamana dayalıdır, şarj cihazı 4 saat sonra hala emilim aşamasındaysa, şarj cihazı otomatik olarak şamandıra aşamasına geçecektir. Bu genellikle, şarj cihazı akü grubu için küçükse veya sistemde çalışan ve şarj cihazının akımı geçiş noktasının altına düşürmesine izin vermeyen yükler varsa olur.
Çoğu kurşun asit şarj cihazının bir eşitleme modu yoktur. Bazı şarj cihazlarında bu mod otomatik olabilir ve kapatılamaz. Lityum aküler herhangi bir eşitleme şekli gerektirmez. Bir lityum akü 15v+ eşitleme şarjı uygulamak, hücrelere onarılamayacak şekilde zarar verir.
Kurşun asit şarj cihazlarının sahip olduğu diğer işlev, 'yoğunluğa dönüş' voltajıdır. %100 dolu kurşun asit akü voltajı yaklaşık 12.7v'dir. Şarj cihazı Float modundayken, aküyü önceden ayarlanmış bir voltajda tutar (akü tipine bağlı olarak normalde 13,3-13,8v arasındadır) ve aynı zamanda o sırada çalışan tüm yükleri destekler. Yükler, şarj cihazının şamandıradaki maksimum çıkışını aşarsa, akü voltajı düşmeye başlayacaktır. Voltaj 'toplu dönüş' voltajına ulaştığında, şarj cihazı yeni bir şarj döngüsü başlatacak ve aküyeniden şarj etmeye başlayacaktır.
Kurşun asit şarj cihazlarında 'topluya dönüş' voltajı ayarı normalde 12.5-12.7v'dir. Bir lityum akü için bu voltaj çok düşük. Bu voltajda, lityum akü yaklaşık %10-15 şarj durumuna kadar tükenmiş olacaktır. Lityum şarj algoritmaları normalde 13.1-13,2V'luk toplu voltaja dönüş ayarlayacaktır. Standart bir kurşun asit şarj cihazının lityum pillere uymamasının bir başka nedeni.

Bazı kurşun asit şarj cihazları, pilin voltajını/direncini belirlemek için başlangıçta pili 'ping' yapar. Geri dönüş bilgisine dayanarak, şarj cihazı hangi şarj fazında başlayacağını belirler. Lityum voltajı 13+v'nin üzerinde tutacağından, bazı kurşun asit şarj cihazları bunu neredeyse dolu bir akü olarak görecek ve bir şamandıra aşamasına girecek ve şarj aşamasını tamamen atlayacaktır. bir arada.

Bir lityum pil üzerinde bir kurşun asit şarj cihazı kullanmak istiyorsanız, bunu yapabilirsiniz, ANCAK, kalıcı olarak kapatılamayan otomatik bir 'dengeleme modu' varsa, bir kurşun asit şarj cihazı KULLANMAMALISINIZ. Normal şarj için 14,6v'dan daha yüksek şarj olmayacak şekilde ayarlanabilen bir kurşun asit şarj cihazı kullanılabilir ve pil tamamen şarj olduktan sonra bağlantısı MUTLAKA ÇIKARILMALIDIR. Pili korumak veya depolamak için kurşun asit şarj cihazını bağlı BIRAKMAYIN, çünkü çoğu lityum piller için uygun voltaj şarj algoritmasını SAĞLAMAZ ve pilde hasar meydana gelir ve bu pil garantisi kapsamında değildir.

Sonuç olarak, belirli bir Lityum şarj algoritmasına sahip bir akü şarj cihazı kullanmak, herhangi bir lityum akünün maksimum performansı ve ömrü için en iyi seçenektir.

Bugünlerde kurşun asitli akıllı şarj cihazlarının çoğu, genellikle 3 aşamalı bir şarj işlemi, Bulk/Absorpsiyon/Float gerektiren Flooded/AGM/Jel akülere uygun özel şarj algoritmalarına sahiptir. Şarj cihazı toplu duruma girdiğinde, normalde bir kurşun asit pili tam akımda yaklaşık %80 kapasiteye kadar şarj eder. Bu noktada şarj cihazı Absorpsiyon aşamasına geçecektir.
Lityum LiFePO4 şarj cihazı, kurşun asit sistemine benzerlik gösteren voltaj sınırlayıcı bir cihazdır. Li-ion ile olan farklar, hücre başına daha yüksek voltajda, daha sıkı voltaj toleranslarında ve tam şarjda damlama veya yüzer şarjın olmamasında yatmaktadır. Kurşun asit, voltaj kesilmesi açısından bir miktar esneklik sunarken, LiFePO4 hücre üreticileri, Li-ion aşırı şarjı kabul edemediğinden, doğru ayar konusunda çok katıdır. Pil ömrünü uzatmayı ve darbeler ve diğer hilelerle ekstra kapasite kazanmayı vaat eden sözde mucize şarj cihazı mevcut değil. LiFePO4, “temiz” bir sistemdir ve yalnızca emebileceğini alır.

Lityum şarj cihazları bir CV/CC (sabit voltaj/sabit akım) şarj algoritmasını temel alır. Şarj cihazı, pil önceden ayarlanmış bir voltaj düzeyine ulaşana kadar akım miktarını önceden ayarlanmış bir düzeye sınırlar. Pil tamamen şarj olurken akım azalır. Bu sistem, aşırı şarj riski olmadan hızlı şarj sağlar ve Li-ion ve diğer pil türleri için uygundur.
Akü şarj esnasında uyulması gerken kurallar
-LiFePO4 aküleri, özellikle LiFePO4 akülerle uyumlu olmayan bir şarj cihazıyla ASLA şarj etmeyin!
-Hücre ilk kullanıldığında, aktif hale getirmek ve tam kapasite vermek için tam olarak şarj edilip deşarj olması ZORUNLUDUR.
-LiFePo4 aküleri her zaman yeterli havalandırmaya sahip bir alanda şarj edilmelidir.
-Akü hangi şarj modunda olursa olsun, hücre sıcaklığı mutlak şarj sıcaklığı aralığını aştığında şarjı durdurun.
-Batarya hangi şarj modunda olursa olsun, hücre voltajı mutlak şarj voltajını aştığında şarjı durdurun.
-LiFePO4 pillerin uzun bir süre (bir aydan fazla) saklanması amaçlandığında, hücrelerin SOC'si periyodik olarak yaklaşık %50'ye ayarlanmalıdır (üç ayda bir önerilir).

Bu sistemlerin çalışması temel olarak şarj/deşarj sırasında her bir akü hücresinin voltajlarını kontrol etmekten ve belirli bir algoritmaya göre FET anahtarlarını kontrol ederek tek tek hücrelere paralel olarak ek yükler eklemekten oluşur. Çalışma sırasında kullanılan ABLIC (Tokyo, Japonya)S-8254A sistemi temelinde oluşturulan BMS'nin arkasındaki ilke budur.
Şarj esnasında en önemli akü paremtrelerden biride iç direncidir, iç direnç ise akünün şarjı azaldıkca artar. İleri teknoloji şarj cihazları bu diren artış ve azalışını kontrol edecekt eknoılojiye sahiptir. Buda lifepo4 ün ömür ve çevrim sayısını yükseltir.
Aşağıda Lifepo4 akülerin şarj çeşitleri hakkında bilgi vereceğiz.
Damlama şarjı/Trickle Charge denilen kendi kendi deşarj olma ornanınaki şarj akımıyla şarj edilmesidir. Bazı durumlarda, tamamen şarj olduktan sonra Li-ion pili şarj etmek için önerilen damlama şarjı şeklidir.(örn. şarjın ilk durumuna getirilemsi için), çoğu durumda tehlikeli olabilir çünkü kılavuzlara uygun olarak bu cihazın akü tipi aşırı şarj edildiğinde enerji tüketemez ve hasar görebilir.
Ve tam tersi, damlama şarjının olmaması , kısmen tam olarak şarj edilmemiş olması nedeniyle pilin aşamalı kararlı yaşlanmasına (bozulmasına) ve ikincisi akünün verimsiz kullanımına sebep olur.
Bu nedenle, "altın ortalama" gereklidir ve sorun şu şekilde çözülebilir:
şarj algoritmasına sıcaklık geri bildirimi. Bu giriş, aşırı ısınmayı önlemeye yardımcı olur, damlama şarjı zamanında ve hatta şarj aşamasında bile akü şarj durumunu kontrol etmeye yardımcı olur, ve bu nedenle ömrünü şarjdan şarja uzatmak konusunda büyük avantaj sağlar. Günümüzde lifepo4 akü şarjı için birçok ekipman,piyasada mevcuttur. Ancak şarj süresi ve termal özellikler hakkında doğru şarj cihazları bulmak zordur.
Kural olarak bile , kılavuzlarda üretici uyarılarında e damlama konusunda herhangi bir bilgi bulunmadığını belirtmek gerekir.
Genel olarak damlama şarjı kullanımında bazı endişelere neden olan akülerle ilgili belgeler, ayrıca
otomatik olarka uygulanması gerekir. Ve mikro işlemciyle bu algoritma akü şarj cihazının içinde gömülü üretilmesi gerekir. Ancak lityum iyon pillerin yapısının araştırılması ve uzun vadeli sonuçları nedeniyle testlerle, ana yükün damlama yükü olmadan uygulanabileceği sonucuna varabiliriz.
Bu durumda, her şarj aküyü yavaş yavaş eskitecektir, çünkü bu tip akülerde hafıza etkisi de sunulmaktadır. Bundan dolayı lityum iyon
akülerde şarj bozulmaların aşıca sorumlusudur ve şarj işlemleri özellikle önemli dikkat gerektirir.
LiFePO4 akülerin bozulması, elektrot malzemesinin çok sayıda partüküllerden oluşmasından kaynaklanır. Birbiri ardına ayrı ayrı yüklenen ve boşalan mikrometre boyutundaki parçacıklar/ lityum iyonları serbest bırakılır. Tamamen yüklü parçacık, fosfat iyonu FeP04 sunan lityumdan kurtulur. Deşarj tam tersi lityum döndürür iyonlar geri döner ve fosfat iyonu bir lityum-fosfat iyonu LiFePO4 olur. sayısı arasındaki fark
fosfat iyonları ile tekrar tekrar etkileşime giren lityum iyonları, akü voltajındaki azalmayı yansıtır. Bu durumda oluşan fark, doğrusal olmayan bir yaşlanmaya sahip spesifik akü diferansiyel bozulma katsayısını temsil eder.
SOC'nin (şarj durumu) 0.1C ile 10C arasındaki şarj süresi farkı akünün yaşlanmasına direk etki eder. Böylece iyon sayısındaki fark, bazı kritik sonuçlara yol açar ve bu da, iyonların azalmasına yol açar. İyonların azalmasıda kapasiteyi düşürür.
Akü özel şarj farkı katsayısı
LifePo4 Aküler kaç aşamada şarj olurlar
Lityum aküler, şarj döngüsünün en sonunda voltajda dik bir artışa sahiptir. Bu aşamada şarj akımı çok hızlı bir şekilde düşer ve ardından şarj cihazı güç kaynağı moduna geçer.
Kurşun asitli akıllı şarj cihazlarının çoğu, 3 aşamalı şarj işlemi, Bulk/Absorpsiyon/Float gerektiren Flooded/AGM/Jel akülere uygun özel şarj algoritmalarına sahiptir. Şarj cihazı toplu duruma girdiğinde, normalde bir kurşun asit aküyü tam akımda yaklaşık %80 kapasiteye kadar şarj eder. Bu noktada şarj cihazı Absorbsiyon aşamasına geçecektir.
İlk Kullanımdan Önce Neden LiFePO4 Aküyü Tam Kapasiteye Şarj Etmelisiniz?
LiFePO4 hücreleri ve aküler bir pakete monte edilmeden ve kullanılmaya başlamadan önce etkinleştirilmesi için tam voltaj seviyesinde ŞARJ EDİLMELİDİR. Bu şekilde, akütakısmının ilk kullanımından önce hücreler tam olarak şarj edilmiş ve dengelenmiş olacaktır.
Basit kurulumlarda bile ilk şarjın yapılması önemlidir. İlk kuruluma ek olarak, akü takımının hücrelerini zaman zaman kontrol etmenizi ve bireysel şarj yoluyla tüm hücrelerin tam dengesini sağlamanızı öneririz.