EQUILIBRANDO CÉLULAS EM PARALELO
Raciocínio e métodos
É muito mais fácil construir uma bateria a partir de células balanceadas em vez de balancear após a montagem. Balancear células em paralelo a mão é trabalhoso e requer muito cuidado.
Será que apenas conectando as células em paralelo, elas de alguma forma se equilibrarão magicamente?
Isso não é inteiramente verdade, a menos que você tenha vários dias-semanas para desperdiçar. Hoje em dia grande parte das células que são fabricadas são feitas em lotes e enviadas em lotes. Isso significa que, se você encomendar algumas células, as chances são de que todas sejam carregadas com a mesma tensão na fábrica e, no momento em que você as receber, todas as células provavelmente estarão dentro de uma variação de 0,1V. Então, simplesmente colocar em paralelo essas células pelas próximas horas provavelmente será o suficiente.
Lembre-se - O balanceamento de células desbalanceadas requer um diferencial de tensão para mover a corrente entre ou de/para as células. É por isso que apenas colocá-los juntos em paralelo e deixá-los não será o melhor dos métodos.
Quando as baterias estão em paralelo, o requisito balanceamento é ainda mais crítico. Você não apenas deve corresponder à marca, tipo e classificação ah, mas até a data de fabricação deve estar próxima. Várias baterias têm voltagens e resistências internas ligeiramente diferentes e isso pode afetar o desempenho.
Para melhores resultados, deve-se escolher células que sejam o mais próximo possível de serem iguais. Devemos levar em consideração o estado de carga (SOC), resistência interna, tipo de célula, fabricante etc.
Método Pré-balanceamento
Se possível deve-se igualar cada uma das células até a tensão da célula mais alta antes de ligá-las em paralelo.
Deve-se medir as resistências internas de cada célula, para que se certifique que estão bem próximas umas das outras.
Todas as células ou baterias DEVEM estar na mesma voltagem antes da conexão ser feita (especialmente para células e baterias de alta potência).
Uma vez que as células estejam conectadas em paralelo, a corrente fluirá das células com carga mais alta para as células com carga mais baixa. No geral isso acontece por que a tensão da célula aumenta em relação ao nível de carga (SOC).
E se duas baterias em paralelo tiverem voltagens muito diferentes?
Você tem um problema sério. A bateria de alta tensão tentará direcionar a corrente para a bateria de baixa tensão limitada apenas pelas resistências internas das duas baterias. Se forem baterias fortes, pode ocorrer superaquecimento e possível incêndio.
Se forem do mesmo tipo e número de células e recarregáveis, o melhor cenário possível é que você acabará com duas baterias carregadas parcialmente em equilíbrio.
A corrente começará em um alto nível, e diminuirá exponencialmente para 0 A à medida que os níveis de carga das células se equilibrarem em relação umas às outras.
Atenção: Para alguns tipos de células, se as células estiverem quase ou totalmente carregadas, a corrente inicial pode chegar a 100 C! Esta corrente pode danificar as células com menor carga.
Melhor método de pré-balanceamento para alcançar rapidamente o equilíbrio
Tomando como exemplo, temos baterias de LiFePO4 entre 3,20V e 3,30V com uma tensão de 1V fora de sintonia, então, para alcançar rapidamente o equilíbrio devemos:
- Igualar cada uma das células até a tensão da célula mais alta antes de ligá-las em paralelo. Nesse caso 3,30V.
- Conecte as células em paralelo.
- Configure a fonte de alimentação para 3,40V e a amperagem de acordo com o máximo que se pode carregar. Ligue a fonte de alimentação e carregue em 3,40V
Quando a corrente cair para 0A a 3,40 V, desligue a fonte de alimentação
- Agora configure a fonte de alimentação para 3.5V. Ligue a fonte de alimentação e carregue em 3.5V
Quando a corrente cair para 0, A a 3,50 V, desligue a fonte de alimentação
- Agora configure a fonte de alimentação para 3.6V. Ligue a fonte de alimentação e carregue em 3.6V
Deixe a corrente cair para 0,0 A a 3,60 V
9. Desconecte a alimentação.
10. A bateria está agora perfeitamente equilibrada.
Observações:
Devido às características LFP, levará cerca de 70% do tempo para passar de 3,2 a 3,4V. Então cerca de 25% do tempo para obter 3,4 a 3,5V.... então 3,5 a 3,6 será muito curto...
Você tem que fazer cada passo conforme descrito – você NÃO PODE simplesmente configurar a fonte em 3,6 V e ir embora.
A melhor maneira para balancear células é conectar as células que estão com nível de carga em 80% ou menos (SOC) em paralelo e então utilizar um carregador ou fonte (de 3.6V a 4.2V de acordo com o tipo da célula) assim lentamente as células irão atingir um nível de carga (SOC) de 100%.
Tempo de balanceamento
O tempo de balanceamento depende de:
- Como é feito o balanceamento (em estados de carga intermediários ou quase cheio)
- Resistência em série interna da célula
- Inclinação da curva de tensão vs. Curva do estado de carga (SOC)
- Desequilíbrio inicial do estado de carga (SOC)
- Estado de carga final desejado (SOC)
State of charge (SoC) é o nível de carga de uma célula relative a sua capacidade.