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A bateria funciona na verdade de forma completamente normal, mas na aplicação aparece de repente uma maior Diferença de tensão entre células exibida – por vezes até na ordem de várias dezenas de milivolt (mV). Isso leva rapidamente à preocupação de que possa existir um problema na bateria.
Tanto mais que a diferença de tensão entre as células durante o processo de carregamento de uma Bateria LiFePO₄ não é sempre constante. Especialmente no final do processo de carregamento, um aumento da diferença de tensão das células é frequentemente um fenómeno normal e não significa automaticamente que a bateria esteja avariada. Este comportamento está relacionado com a característica Tensão da curva de LiFePO₄, a corrente de carga, pequenas diferenças entre as células individuais, bem como a BMS-Lógica de balanceamento juntos.
Observar se uma diferença de tensão das células é normal ou não só pode ser avaliado em relação ao estado atual da bateria: com o SOC, se a bateria ainda está ligada ao carregador, como os valores se alteram após uma fase de repouso e se, ao mesmo tempo, ocorrem outras anomalias.
1. Qual é a diferença de tensão das células?
A diferença de tensão entre células designa o desvio de tensão entre células individuais dentro de um pack de bateria.
Numa típica Bateria LiFePO₄ de 12V besteht die estrutura geralmente em 4 células ligadas em série, ou seja, uma chamada Estrutura 4S. Cada célula possui a sua própria tensão individual. O BMS monitoriza estes valores em tempo real e apresenta-os através da aplicação.
| Célula | Tensão |
|---|---|
| Célula 1 | 3.55V |
| Célula 2 | 3.50V |
| Célula 3 | 3.46V |
| Célula 4 | 3.42V |
Neste exemplo, a tensão mais alta de uma célula individual é 3.55V e a mais baixa é 3.42V.
Diferença de tensão da célula: 3.55V − 3.42V = 0.13V, também 130mV.
Pequena diferença: Os estados das células individuais estão próximos uns dos outros.
Grande diferença: Algumas células começam a afastar-se mais nitidamente das outras no estado.
Wichtig ist: A diferença de tensão entre células não é um valor fixo, mas sim um parâmetro dinâmico. Altera-se com o carregamento, a descarga, a fase de repouso, a temperatura da bateria, o SOC e o estado atual de balancing do BMS.
2. Porque é que a diferença aumenta durante o carregamento?
Bei Baterias LiFePO₄ durante o processo de carregamento, a diferença de tensão entre células torna-se muitas vezes mais claramente visível, sobretudo perto do fim do carregamento. Isto não é coincidência, mas está relacionado com as propriedades elétricas desta química.
2.1 O nível de tensão é muito plano na gama média de SOC
Células LiFePO₄ possuem uma característica muito típica: na gama intermédia do estado de carga, a curva de tensão é extremamente plana.
Se a bateria se encontrar aproximadamente na área de 20 % a 80 % SOC Quando se encontra, a tensão altera-se apenas ligeiramente. Pequenas diferenças na capacidade, resistência interna ou aceitação de carga das células individuais quase não são visíveis através da tensão.
Só quando a bateria se aproxima do estado de carga total é que a curva de tensão se torna significativamente mais acentuada. Isto significa: mesmo com uma pequena capacidade adicional absorvida, a tensão da célula pode aumentar rapidamente. Se uma célula atingir a zona superior um pouco mais cedo do que as outras, a sua tensão aumenta mais rapidamente do que a das restantes células.
A razão é que a tensão, quando está próxima da carga completa, reage de forma muito sensível às mais pequenas alterações de estado. Pequenas diferenças tornam-se muito visíveis nesta fase.
2.2 A corrente de carga provoca diferenças momentâneas de tensão
Je größer for a corrente de carga, mais claramente este efeito se manifesta. Devido a pequenas diferenças na resistência interna, temperatura, SOC e estado das células, células individuais podem apresentar diferentes tensões instantâneas sob a mesma corrente de carga.
Se, durante o carregamento, uma determinada célula na aplicação ganhar tensão mais rapidamente do que as outras, isso não significa automaticamente que essa célula seja anormal. Pode tratar-se apenas de um comportamento momentâneo sob carga.
2.3 Condições para o balanceamento do BMS
Muitos Baterias LiFePO₄ utilizam um equilíbrio passivo. Este balanceamento passivo começa, regra geral, apenas quando células individuais entram numa faixa de tensão mais elevada. Durante este processo, parte da energia das células com tensão mais alta é lentamente dissipada, para que se aproximem das restantes células. Esta compensação não ocorre de imediato. Precisa de tempo, e a corrente de balanceamento geralmente não é particularmente elevada.
} BMS txt frequentemente não há oportunidade suficiente para efetuar um balanceamento superior eficaz. Se, por exemplo, no dia a dia a bateria for regularmente desligada do carregamento já aos 70 % ou 80 %, ela só raramente entra na faixa em que o balanceamento pode funcionar corretamente. Assim, com o tempo, podem acumular-se pequenas diferenças entre as células. Numa carga completa posterior até ficar quase cheia, a diferença torna-se então mais visível.
Wichtig: Para que o BMS possa fazer o balanceamento, têm de ser cumpridas duas condições: primeiro, a bateria tem de atingir um intervalo de tensão adequado; segundo, o sistema precisa de tempo suficiente.
3. Quando é que a diferença é normal, quando é preocupante?
Se uma diferença de tensão entre células é invulgar depende, прежде de mais, do estado atual da bateria. O mesmo valor de tensão pode significar algo completamente diferente consoante a situação.
| Estado | Verificação da diferença | Avaliação |
|---|---|---|
| extremidade de carga | A diferença aumenta brevemente | Maioritariamente normal |
| 30–60 minutos após desligar o carregador | A diferença diminui significativamente | Maioritariamente normal |
| Mittlere SOC em estado de repouso | A diferença mantém-se pequena | Normal |
| Mesmo após a fase de repouso, permanentemente acima de 100mV | Mantém-se grande a longo prazo | Continuar a verificar |
| Sempre a mesma célula claramente demasiado baixa | Repetidamente visível | Observar |
| Uma célula sobe repetidamente primeiro na direção da proteção de alta tensão durante o carregamento | Regularmente conspícuo | Verificar |
| Bateria aciona frequentemente funções de proteção | Anomalias associadas | Verificar sistema/bateria |
| Durante a descarga, uma célula descarrega significativamente mais depressa | Diferenças sob carga | Verificar a consistência das células/estado da bateria |
A avaliação mais fiável é feita a partir de várias perspetivas:
Primeiro: Prestar atenção ao momento em que a diferença ocorre. Se o desvio surgir principalmente no final do processo de carregamento e só aumentar de forma claramente significativa com o carregador ligado, isso aponta geralmente mais para um comportamento dinâmico normal. Se, pelo contrário, a diferença se mantiver claramente grande de forma permanente também na gama intermédia de SOC entre 30 % e 80 % e em estado de repouso, deve analisar-se com mais atenção.
Segundo: Verifique se a diferença volta a diminuir. Se, após desligar o carregador e um período de repouso, a diferença de tensão diminuir claramente, isso indica que são sobretudo os efeitos momentâneos de carregamento os responsáveis. Se continuar grande mesmo após 1–2 horas de repouso e isso for reproduzível várias vezes, são aconselháveis verificações adicionais.
Em terceiro lugar: Observar se surgem adicionalmente problemas de utilização. A diferença de tensão, por si só, é apenas um valor de referência. Se a bateria funcionar normalmente na utilização prática, na maioria dos casos não há motivo para reagir em excesso. No entanto, se ao mesmo tempo surgirem sintomas como carga completa incompleta, interrupção prematura do carregamento, desligamento súbito durante a descarga, desligamentos frequentes da proteção BMS ou uma célula individual repetidamente com desvio acentuado, isso já não deve ser considerado apenas uma flutuação normal da diferença.
4. Avaliar corretamente os dados da APP
Uma Bateria LiFePO₄ com aplicação Bluetooth liefert muitos dados internos. Isto é muito útil – desde que estes valores sejam interpretados corretamente. Ao olhar para a aplicação, devem ser particularmente tidos em conta os seguintes pontos:
A bateria está a carregar neste momento? Quando a bateria está a carregar, especialmente com uma corrente de carga ainda relativamente elevada, as tensões das células são valores dinâmicos sob carga. Neste estado, a diferença de tensão é apenas um valor de referência e ainda não constitui uma avaliação final fiável.
O SOC já está quase cheio? Im oberen Bereich de carga, a curva de tensão de LiFePO₄ mais acentuada. É precisamente nesta fase que a diferença de tensão entre as células se torna mais visível.
A diferença recupera após uma fase de repouso? Este é um dos pontos de verificação mais importantes. Se a diferença continuar a ser grande durante um período prolongado após o repouso, os dados devem ser registados e investigados mais aprofundadamente.
Ist sempre a mesma célula visivelmente alta ou baixa? Se, durante vários ciclos de carga, descarga e repouso, a mesma célula se desviar repetidamente de forma clara das outras, isso deve ser observado com mais atenção.
Como se podem voltar a uniformizar as células?
Se a diferença de tensão entre células ocorrer principalmente no fim do carregamento e a bateria não apresentar anomalias claras na utilização prática, pode-se ajudar, através de um modo de carregamento adequado, a que a BMS pode efetuar o equilibragem das células.
Utilizar um carregador adequado: Um adequado Carregador LiFePO₄ coloca a bateria de forma fiável na gama de tensão correta, na qual o BMS consegue equilibrar. Se a tensão de carregamento for demasiado baixa, a gama superior de equilibragem poderá nunca ser atingida. Nesse caso, a bateria continua a funcionar normalmente, mas pequenas diferenças entre as células podem acumular-se lentamente.
Carregar completamente ocasionalmente: Se a bateria for utilizada durante muito tempo apenas na faixa média ou inferior do SOC, o BMS muitas vezes tem poucas oportunidades para fazer o balanceamento. Especialmente em sistemas solares ou Sistemas de autocaravanas este perfil de utilização ocorre frequentemente.
Deixar ligado após a carga completa: Se a diferença de tensão entre as células se tornar visível sobretudo no final do processo de carregamento, pode deixar a bateria ligada durante mais algum tempo a um carregador adequado depois de atingir a carga completa. Assim, o BMS tem mais oportunidade de equilibrar gradualmente as células.
Após o carregamento, deixar repousar durante 30 minutos e verificar novamente: Deste modo, reduzem-se as influências da corrente de carga, da carga superficial e da polarização momentânea. As tensões das células individuais aproximam-se assim mais de um estado estável.
Wichtig ist dabei: A compensação não acontece imediatamente. Precisa de um intervalo de tensão adequado e de tempo suficiente.
6. Resumo
Se numa Bateria LiFePO₄ durante o carregamento, se a diferença de tensão entre as células aumentar, isso é — especialmente perto do estado de carga total — muitas vezes um comportamento normal. A razão para isso é que a tensão das células aumenta muito rapidamente na faixa superior de carga e, por isso, pequenas diferenças de capacidade ou de resistência interna tornam-se mais visíveis.
Para os utilizadores, o mais importante é carregar regularmente a bateria por completo, o BMS dar tempo suficiente para o equilíbrio e as App - Dados interpretar corretamente. Só assim se pode assegurar um funcionamento estável a longo prazo do sistema de baterias.
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