Autor: Editor stránek Publikování Čas: 2024-10-25 Původ: Místo
V moderní technologii baterií se často setkáváme s termínem „Baterie Baterie. “ Co to znamená? Kořenová příčina spočívá ve výrobním procesu a materiálech používaných v bateriích, které vedou k rozdílům mezi jednotlivými buňkami v baterii. Tyto rozdíly jsou také ovlivněny prostředím, ve kterém baterie fungují, jako je teplota a vlhkost. Tyto změny se obvykle projevují jako rozdíly v napětí baterie. Baterie navíc přirozeně zažívají sebeobrah v důsledku oddělení aktivního materiálu z elektrod a potenciálního rozdílu mezi deskami. Míra sebeobrany se mohou mezi bateriemi lišit kvůli rozdílů ve výrobních procesech.
Ilustrujme to příkladem: Předpokládejme, že v baterii má jedna buňka vyšší stav nabití (SOC) než ostatní. Během procesu nabíjení tato buňka nejprve dosáhne plného náboje, což způsobí, že zbytek buněk, které nejsou dosud plně nabité, aby se přestaly předčasně nabíjet. Naopak, pokud má jedna buňka nižší SOC, dosáhne nejprve svého vypouštěcího napětí během výboje, což zabrání ostatním buňkám plně uvolňovat jejich uloženou energii.
To ukazuje, že rozdíly mezi bateriemi nelze ignorovat. Na základě tohoto porozumění vzniká potřeba vyrovnávání baterií. Cílem technologie vyrovnávání baterií je minimalizovat nebo eliminovat rozdíly mezi jednotlivými buňkami prostřednictvím technických zásahů k optimalizaci celkového výkonu baterie a prodloužení jeho životnosti. Vyrovnávání baterií nejen zlepšuje celkovou účinnost baterie, ale také výrazně prodlužuje životnost baterie. Proto je pro optimalizaci využití energie zásadní pochopení podstaty a důležitosti vyrovnávání baterií.
Definice: Vyvažování baterií se týká použití konkrétních technik a metod, aby se zajistila, že každá jednotlivá buňka v baterii udržuje konzistentní napětí, kapacitu a provozní podmínky. Tento proces je zaměřen na optimalizaci výkonu baterie a maximalizaci jeho životnosti prostřednictvím technického zásahu.
Důležitost: Za prvé, vyrovnávání baterií může výrazně zlepšit výkon celé baterie. Vyvážením lze zabránit degradaci výkonu způsobené zhoršením jednotlivých buněk. Za druhé, vyrovnávání pomáhá prodloužit životnost baterie snížením rozdílů napětí a kapacity mezi buňkami a snižováním vnitřní odporu, což účinně prodlužuje životnost baterie. A konečně, z bezpečnostního hlediska může implementace vyrovnávání baterií zabránit přebíjení nebo nadměrnému rozbíjení jednotlivých buněk, což snižuje potenciální bezpečnostní rizika, jako je tepelný útěk.
Návrh baterie: Pro řešení nekonzistence výkonu mezi jednotlivými buňkami, hlavní výrobci baterií neustále inovují a optimalizují v oblastech, jako je návrh baterie, montáž, výběr materiálu, řízení výrobního procesu a údržba. Mezi tato úsilí patří zlepšení návrhu buněk, optimalizace návrhu balíčků, zlepšení řízení procesů, přísně výběr surovin, posilování monitorování výroby a zlepšení podmínek skladování.
Funkce vyvážení BMS (Systém monitorování baterií) : Úpravou distribuce energie mezi jednotlivými buňkami, BMS snižuje nekonzistentnost a zvyšuje použitelnou kapacitu a životnost baterie. Existují dvě hlavní metody, jak dosáhnout vyvážení v BMS: pasivní vyvážení a aktivní vyvážení.
Pasivní vyvážení, známé také jako vyrovnávání energie, funguje tak, že uvolňuje přebytečnou energii z buněk s vyšším napětím nebo kapacitou ve formě tepla, čímž se snižuje jejich napětí a kapacitu tak, aby odpovídala jiným buňkám. Tento proces se spoléhá hlavně na paralelní rezistory spojené s jednotlivými buňkami, aby zkrátily přebytečnou energii.
Když má buňka vyšší náboj než ostatní, přebytečná energie je rozptýlena paralelním rezistorem a dosahuje rovnováhy s ostatními buňkami. Díky své jednoduchosti a nízkým nákladům se pasivní vyvažování široce používá v různých bateriových systémech. Má však nevýhodu významné ztráty energie, protože energie je spíše rozptýlena jako teplo, než aby byla účinně využívána. Inženýři obvykle omezují vyrovnávací proud na nízkou úroveň (kolem 100 mA). Pro zjednodušení struktury sdílí proces vyrovnávání stejný kabelový svazek s procesem sběru a oba provozují střídavě. I když tento návrh snižuje složitost a náklady systému, má také výsledky k nižší účinnosti vyrovnávání a delší dobu k dosažení znatelných výsledků. Existují dva hlavní typy pasivního vyvážení: pevné rezistory zkratu a přepínané rezistory zkratu. První z nich spojuje pevný zkrat, aby se zabránilo přebíjení, zatímco druhý přesně ovládá přepínání tak, aby rozptylovalo přebytečnou energii.
Aktivní vyrovnávání je na druhé straně účinnější metodou řízení energie. Místo rozptylování přebytečné energie přenáší energii z buněk s vyšší kapacitou na ty s nižší kapacitou pomocí speciálně navržených obvodů, které zahrnují komponenty, jako jsou induktory, kondenzátory a transformátory. To nejen vyrovnává napětí mezi buňkami, ale také zvyšuje celkovou rychlost využití energie.
Například během nabíjení, když buňka dosáhne svého horního napětí, aktivuje BMS aktivní vyvažovací mechanismus. Identifikuje buňky s relativně nižší kapacitou a přenáší energii z vysokopěťového buňky na tyto nízkonapěťové buňky prostřednictvím pečlivě navrženého obvodu vyrovnávače. Tento proces je přesný a efektivní, což výrazně zvyšuje výkon baterie.
Pasivní i aktivní vyvažování hrají kritickou roli při zvyšování použitelné kapacity baterie, prodloužení jeho životnosti a zlepšování celkové účinnosti systému.
Při porovnávání pasivních a aktivních vyvažovacích technologií je zřejmé, že se výrazně liší ve své filozofii a provedení designu. Aktivní vyvážení obvykle zahrnuje komplexní algoritmy pro výpočet přesného množství energie pro přenos, zatímco pasivní vyvažování se více spoléhá na přesné ovládání načasování přepínačů, aby se rozptýlila nadměrná energie.
Během procesu vyrovnávání systém nepřetržitě monitoruje změny v parametrech každé buňky, aby se zajistilo, že vyvažovací operace jsou nejen účinné, ale také bezpečné. Jakmile rozdíly mezi buňkami spadají do předdefinovaného přijatelného rozsahu, systém ukončí vyvažovací operaci.
Pečlivým výběrem vhodné metody vyrovnávání, přísně ovládání vyvažovací rychlosti a stupně a účinným řízením tepla generovaného během procesu vyvažování lze výrazně zlepšit výkon a životnost baterie.
