Analyse der Anwendung von LiFePO4-Batterien in Basisstationen
LiFePO4-Akkus sind die sichersten Hochleistungs-Energiespeicher in der Lithium-Ionen- Familie. Die Entladespannung von LiFePO4-Akkus ist sehr stabil und beträgt in der Regel 3,2 V. Im späteren Entladestadium (bezieht sich hauptsächlich auf die verbleibenden 10 % der Kapazität) ändert sich die Spannung schnell, und die Abschaltspannung beträgt in der Regel 2,5 V. Die Umgebungstemperatur, insbesondere niedrige Temperaturen, beeinflusst die Entladekapazität von LiFePO4-Akkus: Die Entladekapazität bei -20 °C beträgt 45 % der Normaltemperaturkapazität, bei -10 °C 65 % der Normaltemperatur, bei -5 °C 80 % der Normaltemperatur und bei 0 °C 90 % der Raumtemperatur. Zwischen 0 °C und 20 °C ändert sich die Entladekapazität nur sehr gering. Die Leistung von LiFePO4-Akkus bei niedrigen Temperaturen ist besser als die von Blei-Säure-Akkus.
Überlegungen zur Installation.
Obwohl die positiven und negativen Platten von Lithiumphosphat-Akkus im Werk geladen und entladen wurden, geht bei einer LiFePO4-Batterie, die lange nach ihrer Installation installiert wurde, nach längerer Zeit durch Selbstentladung unweigerlich Kapazität verloren. Da LiFePO4-Akkus im Werk in der Regel zu 60 % geladen sind, sollten sie bei der Erstinstallation neu geladen werden. Aufgrund der unterschiedlichen Selbstentladung der einzelnen Akkus kann es an beiden Enden zu Spannungsungleichgewichten kommen. Vor der Installation des LiFePO4-Akkus muss die Leerlaufspannung gemessen werden. Die Leerlaufspannungsdifferenz darf 50 mV nicht überschreiten. Der Akkutest muss durchgeführt und aufgezeichnet werden. Bei falscher Belastung kann der Akku einem Kapazitätstest von 0,1 C10 und 0,2 C5 unterzogen werden. Dieser Test muss nicht an das Batteriemanagementsystem angeschlossen werden, sondern nur die Akkus in Reihe schalten. Beim Entladevorgang müssen jedoch die Akkuspannung, die Gesamtspannung der Batterie pro Stunde, der Entladestrom und die Akkuspannung genau erfasst und aufgezeichnet werden. Beim Entladen der Batterie wird alle 10 Minuten eine niedrige Entladespannung erkannt. Wenn die Batterieendspannung 2,5 V erreicht, stoppen Sie die Entladung sofort. Berechnen Sie die tatsächliche Entladekapazität der Batterie und die Nennkapazität der Batterie. Wenn diese im Wesentlichen übereinstimmen, beweisen Sie, dass die Batterie den Entladetest bestanden hat. Laden Sie die Batterie dann auf. Wenn die Entladung bis zur Endspannung verläuft und die Differenz zwischen der vom Akkupack entladenen Kapazität und der Nennkapazität mehr als 15 % beträgt, deutet dies darauf hin, dass möglicherweise ein Problem mit der Werkskapazität des Akkupacks vorliegt. Wenden Sie sich umgehend an den Hersteller, um das Problem zu beheben.
Einflussfaktoren.
1. Einfluss der Temperatur auf LiFePO4-Batterien.
Der Einfluss der Temperatur auf LiFePO4-Batterien ist deutlich geringer als auf Blei-Säure-Batterien, insbesondere bei der Entladung. Bei der Prüfung der Temperatureigenschaften zweier Batterien gleicher Größe haben LiFePO4-Batterien eine um 20 % höhere Kapazität als versiegelte, ventilgesteuerte Blei-Säure-Batterien. Aufgrund der elektrochemischen Eigenschaften des Lithiumphosphatmaterials ist die Ladeleistung der Batterie bei niedrigen Temperaturen etwas schlechter, wenn die Ladetemperatur über 0 °C liegt , da sonst die irreversible Kapazität der Batterie mit sinkender Temperatur zunimmt. LiFePO4-Batterien können bei einer Umgebungstemperatur von etwa 55 °C noch recycelt und entladen werden .
2. Auswirkungen des intermittierenden Erhaltungsladens auf LiFePO4-Batterien.
Da der Elektrolyt der Lithiumphosphatbatterie eine organische Flüssigkeit ist und Lithiummetall sehr aktiv ist, muss die Batterie versiegelt werden. Unter normalen Lade- und Entladebedingungen erzeugt die Batterie nahezu keine Gase, und selbst bei längerem, intermittierendem Laden entsteht kein erhöhter Druck im Inneren der Batterie. Darüber hinaus befindet sich die Notstromversorgung der Kommunikationsbasisstation lange Zeit im Erhaltungsladezustand, und die Batteriespannung beträgt über lange Zeit etwa 3,65 V. Diese Spannung ist sowohl für die Batterieplatte als auch für den Elektrolyten stabil, sodass LiFePO4-Batterien ideal für Kommunikationsbasisstationen geeignet sind.
BMS
Laden und Entladen, Extrusion, Nadelstiche und andere unsachgemäße Handhabung sind zwar sicher, beeinträchtigen aber die Lebensdauer der Batterie erheblich. Der Herstellungsprozess von LiFePO4-Batterien ist komplexer. Die Konsistenzunterschiede einzelner Batterien sind größer als bei ventilgesteuerten Blei-Säure-Batterien. Dies führt zu einem schnellen Spannungsanstieg einzelner Batterieeinheiten in der späteren Ladephase des Batteriepacks. In Verbindung mit der über längere Zeit unbeaufsichtigten Kommunikationsbasisstation, die nicht leicht rechtzeitig zu finden ist, verkürzt sich die Lebensdauer des Lithiumphosphat-Batteriepacks oder es kann zu Schäden kommen. Um dies zu vermeiden, ist ein BMS erforderlich, um die Sicherheit und Zuverlässigkeit der Batterie zu gewährleisten. Das BMS ist eine Kernkomponente des Batterieschutzes und -managements. Es gewährleistet nicht nur die Sicherheit und Zuverlässigkeit der Batterie, sondern nutzt auch ihre Leistung voll aus und verlängert ihre Lebensdauer. Als Notstromversorgung für die Kommunikation fungiert das BMS als Brücke zwischen Schaltnetzteilen und Batterien. Das Sicherheitsmanagement des BMS ist entscheidend für die Batteriesicherheit und umfasst Datenerfassungseinheiten, Rechen- und Steuereinheiten, Ausgleichseinheiten, Steuerungsausführungseinheiten und Kommunikationseinheiten.
Zur Unterstützung von Schaltnetzteilen sollten LiFePO4-Akkus eingesetzt werden.
Aufgrund der Eigenschaften der oben genannten LiFePO4-Batterien wird bei der Auswahl oder Einstellung der Stromversorgungsausrüstung lediglich der Erhaltungsladedruck oder die durchschnittliche Ladespannung an die für die LiFePO4-Batterie erforderliche Ladespannung angepasst. Hierbei ist zu beachten, dass der Ladevorgang von LiFePO4-Batterien im Gegensatz zu geschlossenen, ventilgesteuerten Blei-Säure-Batterien kein Erhaltungslademodus ist, solange die zum Laden der Lithiumphosphat-Batterie erforderliche Ladespannung erreicht wird. Selbst bei einem langfristigen durchschnittlichen Ladezustand der Eisenphosphat-Lithium-Batterie ändert sich die Batterieleistung aufgrund ihrer eigenen Schutzfunktionen nicht. LiFePO4-Batterien haben in dieser Hinsicht klare Vorteile. Darüber hinaus können die Einstellungen der Echtzeitüberwachung des Schaltnetzteils, der geregelten Grenzstromversorgung, der automatischen Umstellung auf Erhaltungsladung, der Batterietemperaturkompensation, des intelligenten Managements und der sekundären Abschaltung sowie anderer Funktionen direkt auf die Einstellungen der Blei-Säure-Batterie bezogen werden. Sie müssen lediglich die Ladespannung auf die erforderliche Ladespannung der LiFePO4-Batterie erhöhen. Beispielsweise verwendet eine mobile Basisstation zwei Sätze LiFePO4-Akkus mit 48 bis 300 Ah. Um die Akkus auszutauschen und die Stromversorgungssicherheit zu gewährleisten, werden zwei Sätze LiFePO4-Akkus offline getestet. Nach dem Testen der Gesamtspannung jedes Akkusatzes wird die Gleichstromversorgungsspannung des Schaltnetzteils entsprechend angepasst. Anschließend werden die beiden Sätze LiFePO4-Akkus über das Zugangssystem mit Strom versorgt. Zu diesem Zeitpunkt wird die Ladespannung des Schaltnetzteils auf 56,4 V eingestellt und der Ladestrom auf 30 A pro Satz begrenzt. Der anfängliche Ladestrom der beiden Akkusätze beträgt 29 A bzw. 31 A. Mit steigender Akkuspannung verringert sich der Ladestrom entsprechend. Wenn die Akkuspannung und die Ladespannung des Schaltnetzteils sehr nahe beieinander liegen, wird der Ladestrom des Akkusatzes allmählich auf 0 reduziert. Zu diesem Zeitpunkt übernimmt das BMS des Akkusatzes eine Schutzfunktion. Das Ladesystem wird über das BMS und die Batterie getrennt. Der Ladevorgang der Akkus ist abgeschlossen. Nach dem vollständigen Laden werden die beiden Akkusätze 8 Stunden lang stationär entladen. Um die Hochstromentladekapazität der beiden Akkupacks zu testen, wird ein Entladestrom von 0,2 C5, also 120 A, verwendet. Die Gesamtentladezeit beträgt 5 Stunden, der im Display des intelligenten Ladeschranks angezeigte Strom beträgt grundsätzlich 120 A, die vom Akkupack freigegebene Kapazität beträgt 600 Ah. Der LiFePO4-Akku gibt 100 % der Nennkapazität frei, sodass die vom Akkupack freigegebene Kapazität die Nennkapazitätsanforderungen vollständig erfüllt. Der gesamte Entladevorgang mit intelligenter Fehllast ist sehr stabil.
Test der LiFePO4-Batterie.
(1) Der Test der sexuellen Entladung.
Entsprechend den Betriebseigenschaften von LiFePO4-Akkus sollte die Messung der Akkuschlussspannung nicht nur im intermittierenden Schwebezustand, sondern auch im Entladezustand erfolgen. Die Spannung am Akkuschluss ist ein wichtiger Parameter für den Betriebszustand des Akkus. Aufgrund der zusätzlichen Spannung wird die Akkuschlussspannung im intermittierenden Schwebeladezustand gemessen, was leicht zu einer Täuschung führen kann. Daher sollte der Akku regelmäßig einem kontrollierten Entladetest unterzogen werden, bei dem 30 bis 40 % der tatsächlichen Kapazität des Akkus freigegeben werden. Das Batterieüberwachungssystem sollte in Echtzeit getestet und das Akkupack-Archiv gedruckt werden. Dabei sollte der Kontakt der Akkuanschlussleiste überprüft und auf lockere Befestigung der Batterieanschlussleiste geachtet werden, um einen sicheren und stabilen Betrieb des Akkus zu gewährleisten.
(2) Mengenentladungstest.
In aktuellen Kommunikationsstromversorgungssystemen werden Schaltnetzteile und LiFePO4-Akkus parallel zur intermittierenden Erhaltungsladung betrieben, sodass der Akkupack nicht vom Stromversorgungssystem getrennt und für den Kapazitätstest nicht getrennt werden kann. Aufgrund der niedrigen Umgebungstemperaturanforderungen von Lithiumphosphat-Akkus und ihrer langen Lebensdauer kann der Akkupack alle drei Jahre getestet werden. Nach sechs Jahren ist der Akku bei jährlichen Kapazitätstests, bei denen mehr als 80 % der freigegebenen Kapazität erforderlich sind, qualifiziert. Solche Tests werden im Allgemeinen unter tatsächlichen Lastbedingungen (oder tatsächlicher Last plus falscher Last) durchgeführt. Um in diesem Fall eine sichere und zuverlässige Gleichstromversorgung zu gewährleisten, sollte das Dieselaggregat überprüft werden, um sicherzustellen, dass es ordnungsgemäß mit Strom versorgt wird. Das Entladevielfache des Akkupacks wird so bestimmt, dass es der Entladerate von 3, 5 oder 10 Stunden für die Last des Gleichstromversorgungssystems entspricht. Der Entladestrom für 3 Stunden beträgt 0,25 C3, der Entladestrom für 5 Stunden 0,168 C5 und der Entladestrom für 10 Stunden 0,10 C10, vorzugsweise bei einer Umgebungstemperatur von etwa 20 °C und einem Kapazitätstest von 10 Stunden. Da die Lithiumphosphatbatterie über einen BMS-Schutz verfügt, wird die Erhaltungsladespannung des Schaltnetzteils während des Batteriekapazitätstests auf 45 V eingestellt. Anschließend wird der Wechselstromeingang des Schaltnetzteils getrennt und der Entladestrom der Batterie mit einem Gleichstrom-Zangenmessgerät gemessen, um die Sicherheit der Stromversorgung der Basisstation zu gewährleisten.
Wartung von LiFePO4-Batterien.
(1) Umweltanforderungen.
Gemäß den Umweltanforderungen der Batterie sollte die Raumtemperatur 55 °C nicht überschreiten . Es wird empfohlen, die Umgebungstemperatur zwischen 0 und 55 °C zu halten .
(2) Vorsichtsmaßnahmen.
LiFePO4-Batterien unterschiedlicher Größe und Modelle dürfen nicht im selben Gleichstromversorgungssystem verwendet werden. Batterien unterschiedlicher Qualität, alte und neue, sollten nicht im selben Gleichstromversorgungssystem gemischt werden. Bei einem dynamischen und zentralisierten Umgebungsüberwachungssystem sollten Gesamtspannung, Stromstärke, Gerätespannung und Temperatur des Batteriepacks in Echtzeit über das dynamische Umgebungsüberwachungssystem und das BMS überwacht werden. Gleichzeitig ermöglicht das Batterieüberwachungsgerät die Erfassung der Lade- und Entladekurve sowie der Leistung der Batterie, regelmäßige Messungen sowie die rechtzeitige Erkennung und Behandlung von Fehlern.
(3) Überprüfen Sie den Artikel.
Die Polsäule und die Anschlussleiste des LiFePO4-Akkus sollten laut Hersteller regelmäßig auf Lockerheit, Beschädigung, Verformung oder Korrosion, Lockerheit an der Verbindung, Beschädigung, Leckage und Verformung des Batteriegehäuses sowie anormale Temperaturanstiege an der Batterie und den Verbindungen überprüft werden. Geben Sie technische Parameter und Umgebungsbedingungen vor Ort an, prüfen Sie, ob Akkupack und Gerätespannung den Anforderungen entsprechen, stellen Sie fest, ob der Ladestrom beim intermittierenden Laden des Akkupacks im erforderlichen Bereich liegt, und stellen Sie sicher, dass die Einstellungen für Ladegrenzwert, Unterspannungsalarm und Überspannungsalarm des Akkupacks korrekt sind. Wenn im Gleichstromversorgungssystem ein sekundäres Abschaltgerät vorhanden ist, sollte die Einstellung der sekundären Abschaltspannung korrekt überprüft werden.
(4) Spannungsanforderungen.
Die intermittierende Ladespannung von LiFePO4-Akkus beträgt im Allgemeinen 3,60 bis 3,76 V für einzelne Akkus und 56,4 V für Akkupacks. Messen Sie die Akkupackspannung und die Endspannung der Einzelbatterie monatlich.
