Способы соединения и защитные схемы литиевых аккумуляторов
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