Ao verificar o status da bateria por meio do aplicativo Bluetooth, você percebe quea voltagem de uma das células é significativamente menor que a das outras.
Por exemplo, enquanto a voltagem da maioria das células permanece em torno de 3,27 V, a voltagem de uma célula é de apenas 2,65 V. Ao mesmo tempo, seu carrinho de golfe ou barco fica sem energia ao acelerar, e sua empilhadeira ou sistema de armazenamento de energia fica subitamente sem energia.
Você pode presumir que há uma conexão-que uma célula específica falhou e precisa ser substituída. No entanto, na realidade, uma tensão baixa na célula não significa necessariamente que a célula esteja com defeito.
Este artigo fornecerá uma explicação detalhada do que significa "BMS exibe baixa tensão de célula", suas causas comuns, métodos de inspeção, soluções e como evitar a ocorrência de problemas semelhantes. Isso ajudará você a diagnosticar com mais precisão falhas-de baixa tensão embaterias de-íon de lítioe evitar custos de reparo desnecessários.
O que significa quando o BMS mostra baixa tensão celular?
Quando você perceber que a voltagem de uma determinada célula está muito baixa em seu aplicativo móvel, não tire conclusões precipitadas de que “esta célula está com defeito”. Além dos problemas internos da bateria (como capacidade inconsistente da célula, descarga profunda prolongada, envelhecimento da célula, aumento da resistência interna e auto-descarga anormal), há duas outras situações que podem causar tensão anormal na célula: problemas com as linhas de aquisição de dados do BMS e temperaturas excessivamente baixas.
Quando o BMS exibe “Baixa Tensão da Célula”, na verdade ele está alertando o usuário de que uma célula fraca com problemas de desempenho apareceu dentro da bateria e que a causa da anomalia precisa ser investigada mais detalhadamente.
As baterias-de íons de lítio normalmente são compostas de diversas células conectadas em série. Por exemplo, umBateria 48V LiFePO4geralmente consiste em 16 células-conectadas em série de 3,2 V (16S), com uma tensão total de aproximadamente 51,2 V.Em condições normais, a tensão de cada célula deve permanecer dentro de uma faixa semelhante.
Por exemplo:
Célula 1: 3,278 V
Célula 2: 3,281 V
Célula 3: 3,276 V
Célula 4: 3,280 V
As diferenças de voltagem entre estas células são muito pequenas, indicando boa consistência.
No entanto, se ocorrerem as seguintes condições:
Célula 1: 2,653 V
Célula 2: 3,265 V
Célula 3: 3,283 V
Isto indica um problema com a primeira célula da cadeia, porque a capacidade de saída de uma bateria em série é determinada pela célula com a tensão mais baixa.
Mesmo que as outras células ainda tenham carga suficiente, toda a bateria pode dispararProteção BMSdevido a esta célula fraca.
Você pode ter encontrado situações semelhantes: um veículo elétrico parando repentinamente enquanto dirigia, um carrinho de golfe repentinamente incapaz de acelerar, uma empilhadeira parando repentinamente depois de trabalhar por um tempo, ou um trailer ou sistema de armazenamento de energia ficando subitamente sem energia.
Causas comuns de baixa tensão celular em baterias de lítio - Descrição Detalhada
A seguir, vamos examinar mais de perto as causas da baixa tensão em uma única sequência de células, conforme indicado pela bateria de íons de lítio BMS:
1. Problemas de amostragem de tensão BMS
Às vezes, quando o BMS exibe uma tensão baixa, isso não significa necessariamente que oas células da bateria estão em um estado-de baixa voltagem; isto pode dever-se a um problema com o sistema de aquisição de dados do BMS.
O BMS se conecta a cada nó de célula por meio de fios sensores e lê a tensão de cada sequência de células. Se os fios sensores estiverem soltos ou danificados, o BMS lerá dados incorretos.
Por exemplo, se a tensão real da célula for 3,28 V, mas devido a um problema com os fios sensores, o BMS finalmente exibirá uma tensão de apenas 2,60 V. Portanto, é necessário usar um multímetro para medir a tensão real da célula para chegar a uma conclusão precisa.
2. Efeitos-de baixa temperatura
Para baterias de-íon de lítio, a operação em baixas temperaturas sempre foi um problema desafiador.
Sob condições-de baixa temperatura, a taxa de reações químicas dentro das células da bateria diminui, a mobilidade dos íons diminui e a resistência interna aumenta, levando a uma queda na tensão.
Esse problema se torna mais pronunciado quando a bateria está descarregando em altas correntes e pode acionar o recurso de proteção de baixa-tensão doSistema de gerenciamento de bateria. Esta situação é relativamente comum em veículos elétricos em regiões frias,empilhadeiras para armazenamento a frio, sistemas de armazenamento de energia ao ar livre e aplicações marítimas durante o inverno.
No entanto, algumas baterias-de íons de lítio atualmente no mercado, comoBaterias LiFePO4 da CoPow, podem ser equipados com sistemas de aquecimento automático que permitem carregar e descarregar normalmente mesmo a -20 graus.
3. Fraca consistência celular
A consistência celular refere-se à uniformidade das células em termos de capacidade, resistência interna, curvas de carga, curvas de descarga e taxas de auto-descarga.
Se uma bateria de{0}íon de lítio usar células de grau B ou de{1}qualidade inferior, uma tensão de célula tão baixa quanto 2,653V seria considerada aceitável. Em casos graves, as células podem falhar completamente.
Portanto, não podemos enfatizar o suficiente que, ao comprarbaterias de fosfato de ferro-lítio, você deve confirmar a origem das células com o fornecedor e revisar seus relatórios de teste.
O CoPow usa células de fosfato de ferro-lítio-novas e de alta{1}}qualidade dos principais fabricantes de células, garantindo o desempenho da bateria desde a fonte.
4. Envelhecimento ou danos nas células da bateria
À medida que o tempo de uso e o número de ciclos de carga-descarga aumentam, as células da bateria-de íons de lítio envelhecem gradualmente, levando a um declínio no desempenho químico interno, o que se manifesta como uma diminuição na capacidade e um aumento na resistência interna.
Quando a bateria descarrega, as células envelhecidas não conseguem manter uma saída estável como as células normais e há uma grande probabilidade de ocorrer queda de tensão.
5. Descarga Profunda
Como mencionamos em outros artigos, as baterias de-íon de lítio têm uma capacidade útil real que é mais de 30% maior que a das baterias de{2}}chumbo-ácido e podemtolerar uma profundidade de descarga (DoD) de 90%. Embora isso não seja um problema, muitos usuários ainda descarregam completamente a bateria.
As baterias de-íon de lítio não devem ser-demasiadamente descarregadas. A descarga excessiva-prolongada pode danificar uma ou mais células.
Como as células de uma bateria não podem ser perfeitamente idênticas, o melhor que podemos fazer é manter a consistência tanto quanto possível. Conseqüentemente, a célula com menor capacidade será esgotada primeiro; à medida que a descarga continua, a sua tensão cairá rapidamente, enquanto as tensões das outras células permanecem num nível mais elevado.
6. Desequilíbrio Celular
Observe que estamos nos referindo ao desequilíbrio celular, não à inconsistência celular.
Aqui gostaríamos de introduzir um conceito: diferença de tensão. Por exemplo, a tensão mais alta da célula é 3,35 V e a mais baixa é 2,80 V.
O desequilíbrio celular normalmente é causado pelo acúmulo de ciclos-de longo prazo. Se a consistência da célula já for ruim para começar e você aderir estritamente ao princípio de carga-descarga 20/80 ou 90 sem executarciclos completos de carga-de descargade 0% a 100%, as células podem gradualmente ficar desequilibradas.
Essa situação normalmente ocorre em baterias de íons de lítio sem função de equalização. As baterias de íon-de lítio atuais geralmente são equipadas com um sistema inteligente de gerenciamento de bateria capaz deequalizando ativa ou passivamente as células.
Como verificar uma célula de baixa tensão?
O procedimento de inspeção padrão é o seguinte. Você pode tentar primeiro. Se você achar difícil ou muito técnico, por favorContate-nos, e nossos engenheiros de P&D ficarão felizes em ajudá-lo.
1. Verifique os dados de tensão do sistema de gerenciamento de bateria
Primeiro, use o aplicativo Bluetooth para verificar o status da tensão-em tempo real de todas as células da bateria para determinar qual grupo de células está exibindo uma anomalia. A seguir, observe a diferença de tensão entre as células.
Se a diferença de tensão for de apenas algumas dezenas de milivolts, ela estará dentro da faixa normal; se a diferença de tensão atingir várias centenas de milivolts ou mais, isso indica que as células desenvolveram um problema.
2. Inspecione os cabos de aquisição de dados do BMS
Para verificar se os cabos de aquisição de dados do BMS estão funcionando corretamente, verifique se os conectores estão soltos, se os terminais têm bom contato, se os chicotes elétricos estão danificados e se as juntas de solda estão seguras.
3. Use um multímetro para medir a tensão real da célula
Se os cabos de aquisição de dados estiverem funcionando corretamente, o próximo passo é usar um multímetro para medir diretamente a tensão real da célula correspondente para determinar a origem do problema.
Se o BMS exibir uma tensão de 2,65 V, mas a leitura do multímetro for 3,28 V, isso indica que a célula está funcionando normalmente e o problema está no BMS; é necessária uma inspeção adicional dos cabos de aquisição de dados.
4. Verifique a recuperação da célula após o carregamento
Se você confirmar que uma determinada célula está realmente em um estado de-baixa voltagem, você pode tentar recarregar essa célula separadamente e observar sua recuperação.
Se a tensão permanecer bastante consistente após a recarga-com uma diferença de tensão inferior a 50 mV (0,05 V)-e não cair significativamente novamente durante o uso normal, isso pode indicar que a célula em si não está com defeito, mas sim que ocorreu um desequilíbrio temporário.
5. Verifique as diferenças de tensão da bateria
Depois de confirmar que uma célula está realmente em um estado de baixa-tensão, não se apresse em interromper o trabalho; é melhor continuar verificando a distribuição de tensão em toda a bateria para ver se alguma outra célula também está apresentando problemas.
6. Verificando o desempenho da bateria sob carga
Para algumas baterias de íon-de lítio, as tensões das células individuais exibidas no aplicativo são normais quando a bateria está em repouso. No entanto, ao tentar descarregar a bateria,-especialmente ao alimentar dispositivos-de alta potência-muitos problemas se tornam aparentes.
Quando ocioso, a tensão de todas as células fica em torno de 3,3V. No entanto, quando um carrinho de golfe, barco ou empilhadeira é ligado, a voltagem de uma determinada célula pode cair para 2,8 V, indicando que a resistência interna da célula aumentou e ela não consegue lidar com saídas de-altas correntes.
Como consertar uma célula de bateria de baixa tensão?
Após inspeção, descobrimos que não é necessariamente necessário substituir as células da bateria. Já sabemos que problemas de baixa-tensão com células de bateria podem ser resolvidos por meio de recarga, carga e descarga de equalização e correção de problemas com a coleta de dados do BMS.
Os procedimentos específicos são os seguintes:
1. Repare ou substitua os fios de amostragem do BMS
Se o problema for realmente com os fios de amostragem, você poderá optar por repará-los ou substituí-los e, em seguida, re-ler os dados do BMS para confirmar se todas as tensões das células voltaram ao normal.
Se você for um profissional, poderá desconectar e reinserir os conectores de amostragem, apertar os terminais de parafuso, soldar todas as juntas soltas e fixar o chicote elétrico. Se você notar que as superfícies dos terminais ficaram pretas ou apresentam corrosão verde de cobre, limpe os terminais com um limpador eletrônico e depois seque-os com um pano-sem fiapos. Se os terminais estiverem danificados, devem ser substituídos por novos.
Quando você escolheBaterias CoPow LiFePO4, o CoPow pode substituir imediatamente quaisquer componentes defeituosos para você e mantemos um estoque completo de peças de reposição. Quer sejam os terminais ou qualquer outro componente, iremos substituí-lo por um novo se surgir algum problema.
2. Recarregue a célula-de baixa tensão.
Você pode usar uma fonte de alimentação regulada por CC ajustável para recarregar a célula-de baixa tensão em uma corrente baixa, na tentativa de restaurar a tensão da célula para a faixa normal e reduzir a diferença de tensão. Se, após a recarga, a tensão da célula permanecer estável durante a descarga, você poderá continuar a usá-la e monitorá-la por um tempo.
3. Realize o balanceamento da bateria
Tente usar o recurso de balanceamento ativo do BMS ou execute um ciclo completo de carga-descarga para restaurar a tensão da célula.
4. Substitua as células danificadas
Se nenhum dos métodos acima funcionar e as células ainda estiverem com baixa tensão, recomendamos substituí-las por novas.
Embora isso possa ser um incômodo, as baterias de íon-de lítio funcionam como uma unidade única; ao substituir células, você deve usar células do mesmo lote, marca e consistência-não é permitido misturar tipos diferentes.
Este problema deve ser resolvido antes de comprar a bateria, por isso é crucial escolher uma bateria confiável.Fabricante de bateria LiFePo4.
Como prevenir problemas de baixa tensão celular?
Finalmente, para baterias onde este problema ainda não foi detectado, também recomendamos que você tome as seguintes medidas preventivas para não ser pego de surpresa caso surja algum problema.
1. Use células de bateria de alta-qualidade e boa consistência
Antes de comprar baterias de-íon de lítio, você deve verificar minuciosamente a origem das células da bateria e solicitar que o fornecedor forneça dados de consistência para as células, incluindo relatórios de testes de resistência interna, relatórios de testes de capacidade e dados de-classificação e correspondência-de células.
2. Evite descargas profundas
Isso se refere principalmente a tomar cuidado para não deixar a bateria-descarregar excessivamente durante o armazenamento-de longo prazo. Antes do armazenamento, carregue a bateria até cerca de 50%; não há necessidade de carregá-lo totalmente.
Para baterias de fosfato de ferro-lítio (LiFePO4), basta verificar o nível de carga uma vez por mês para garantir que não caia abaixo de 10%. Alguns proprietários de carrinhos de golfe e barcos de pesca muitas vezes ignoram isso durante o inverno.
3. Use o carregador correto
Nunca misture carregadores de bateria-de chumbo-ácido com carregadores de bateria-de íon-lítio.Usar um carregador de bateria de{0}}chumbo-ácido para carregar uma bateria de-íon de lítio pode não apenas causar problemas internos na bateria, mas também danificar diretamente toda a bateria.
4. Mantenha o equilíbrio adequado da bateria
Execute periodicamente um ciclo completo de-descarga-de 0% a 100%-em baterias de-íon de lítio que não possuem função de balanceamento. Se o seu BMS tiver recursos de balanceamento ativo e passivo, você também poderá equilibrar a bateria manualmente.
As baterias de fosfato de ferro-lítio da CoPow são equipadas com um sistema inteligente de gerenciamento de bateria e apresentam recursos de balanceamento de células passivo e ativo.
5. Antes de usar uma bateria em um ambiente frio, primeiro deixe-a retornar à temperatura ambiente.
Muitas baterias de-íon de lítio não possuem função de pré-aquecimento, o que é inaceitável para usuários em regiões frias. CoPow pode instalar para você um sistema de aquecimento automático sensível que controla automaticamente a temperatura sem exigir operação manual, economizando tempo e esforço.
Conclusão
Quando o BMS exibe “Baixa Tensão da Célula”, isso não significa necessariamente que a célula esteja danificada. As possíveis causas de baixa tensão em uma única sequência de células incluem aquisição anormal de dados BMS, baixa consistência celular, envelhecimento celular, descarga profunda prolongada, desequilíbrio celular e os efeitos de ambientes-de baixa temperatura.
A ação adequada é primeiro verificar a precisão dos dados do BMS e, em seguida, determinar se o problema é causado por um mau funcionamento do BMS, desequilíbrio da célula ou declínio no desempenho da célula, inspecionando o circuito de aquisição de dados, medindo a tensão real da célula e observando a recuperação após a recarga.
Para sistemas de bateria de-íon de lítio projetados para operação estável-de longo prazo, células de alta-consistência, um BMS confiável e práticas adequadas de carga e descarga são essenciais. Verificar proativamente a integridade da célula, evitar-descarga excessiva e selecionar um fornecedor confiável de bateria pode reduzir efetivamente a probabilidade de problemas de "baixa tensão da célula" e prolongar a vida útil da bateria.
CoPow é umfabricante profissional de bateria LiFePo4. Se você tiver mais dúvidas, sinta-se à vontade paraContate-nosa qualquer hora.
