Способы соединения и защитные схемы литиевых аккумуляторов

 Статьи

 12.10.2024

Из нескольких литиевых тяговых АКБ можно создать батарею с заданными параметрами напряжения и емкости. Элементы объединяют в систему, которая способна обеспечить энергией различную складскую технику. Чаще всего для этих целей используются элементы литий-железо-фосфатных аккумуляторов (LFP) по 3,2 В или никель-марганец-кобальт-оксидные аккумуляторы (NMC) 3,6–3,7 В. Их можно объединить последовательно, параллельно или последовательно-параллельно.

Тяговые литиевые батареи в диапазоне от 24 до 96 В можно создать из 12-вольтовых LFP аккумуляторов.

Особенности последовательного соединения

При последовательной схеме напряжение аккумуляторов возрастает. Для этого плюсовую клемму от первого элемента подключают к отрицательной соседнего. К примеру, для создания 12-вольтовой аккумуляторной батареи необходимо подключить 4 элемента LFP по 3,2 В друг за другом.

В целом, при последовательном подключении растут показатели напряжения и внутреннего сопротивления, а ток и емкость не изменяются. Однако, если один из элементов становится неисправным, происходит дисбаланс и общее напряжение батареи падает. BMS может среагировать на недостаточный заряд и отключить аккумулятор раньше времени.

Особенности параллельного соединения

За счет параллельной связи АКБ растёт емкость тягового источника питания. При этом напряжение остается на прежнем уровне, а внутреннее сопротивление уменьшается.

При неисправности одной из ячеек общая емкость падает, а при возникновении внутреннего короткого замыкания она забирает энергию у соседних элементов, что может стать причиной теплового разгона. Чтобы не допустить подобных процессов, аккумуляторы оснащаются предохранителями, чувствительными к короткому замыканию.

Особенности последовательно-параллельного соединения

Комбинированная схема позволяет получить тяговый источник питания с заданными показателями напряжения и емкости, сохраняя при этом минимальный размер батареи.

К примеру, последовательно-параллельно подключенные элементы, представленные на рисунке, увеличивают емкость и напряжение АКБ в два раза.

Существуют и иные конфигурации. К примеру, 4S2P представляет собой Li-ion батарею из пары параллельно соединенных блоков, каждый из которых включает четыре последовательно соединенных ячейки.

Схемы защиты литиевых АКБ

Литий-ионные аккумуляторы должны быть защищены от разрушения, вызванного избыточным током, перезарядом или перегревом. Для этого их оснащают встроенной или внешней схемой защиты.

  • Встроенная защита предотвращает повреждение элементов от критически высокой температуры и давления. Устройство прерывания тока (CID) блокирует цепь при повышенных параметрах. К примеру, ток отключается, когда верхний диск отходит от металлической фольги из-за подъема внутреннего давления, а скопившийся газ выходит через специальные клапаны.
  • Внешняя защита представляет собой платы BMS. Они способны реагировать на возникновение неполадок в ячейках и передавать соответствующий сигнал в схему защиты. Обычно она срабатывает, когда ключевые показатели превышают допустимые значения.
 

Всего комментариев: 0

Оставить комментарий

Ваш email не будет опубликован.

Вы можете использовать следующие HTML тэги: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>