Forfatter: Site Editor Publicer Time: 2024-10-25 Oprindelse: Sted
I moderne batteriteknologi støder vi ofte på udtrykket 'batteribalancering. ' Men hvad betyder det? Den rodårsag ligger i fremstillingsprocessen og de materialer, der bruges i batterier, hvilket fører til forskelle mellem individuelle celler i en batteripakke. Disse forskelle er også påvirket af det miljø, hvor batterierne fungerer, såsom temperatur og fugtighed. Disse variationer manifesterer sig typisk som forskelle i batterispænding. Derudover oplever batterier naturligt selvudladning på grund af løsrivelsen af aktivt materiale fra elektroderne og den potentielle forskel mellem pladerne. Selvudladningsgraden kan variere mellem batterier på grund af forskelle i fremstillingsprocesser.
Lad os illustrere dette med et eksempel: Antag i en batteripakke, at en celle har en højere ladningstilstand (SOC) end de andre. Under opladningsprocessen når denne celle først fuld opladning, hvilket forårsager resten af cellerne, der endnu ikke er fuldt opladet til at stoppe opladning for tidligt. Omvendt, hvis en celle har en lavere SOC, når den først sin udladningsafskæringsspænding under udladning, hvilket forhindrer de andre celler i at frigive deres lagrede energi fuldt ud.
Dette viser, at forskelle mellem battericeller ikke kan ignoreres. Baseret på denne forståelse opstår behovet for batteribalancering. Batteribalanceringsteknologi sigter mod at minimere eller eliminere forskellene mellem individuelle celler gennem tekniske interventioner for at optimere den samlede ydelse af batteripakken og udvide dens levetid. Ikke kun forbedrer batteribalancering den samlede effektivitet af batteripakken, men det udvider også batteriets levetid markant. Derfor er forståelse af essensen og betydningen af batteribalancering afgørende for at optimere energiforbruget.
Definition: Batteribalancering henviser til at bruge specifikke teknikker og metoder til at sikre, at hver enkelt celle i en batteripakke opretholder ensartet spænding, kapacitet og driftsbetingelser. Denne proces sigter mod at optimere batteriets ydeevne og maksimere dens levetid gennem teknisk indgriben.
Betydning: For det første kan batteribalancering markant forbedre ydelsen af hele batteripakken. Ved at afbalancere kan ydelsesnedbrydning forårsaget af forringelse af individuelle celler undgås. For det andet hjælper afbalancering med at udvide levetiden for batteripakken ved at reducere spændingen og kapacitetsforskellene mellem celler og sænke intern modstand, hvilket effektivt forlænger batteriets liv. Endelig kan implementering af batteribalancering fra et sikkerhedsperspektiv forhindre overopladning eller overafdeling af individuelle celler, hvilket reducerer potentielle sikkerhedsrisici såsom termisk løb.
Batteridesign: For at tackle ydelsesinkonsekvensen mellem individuelle celler innoverer de store batteriproducenter kontinuerligt og optimerer i områder som batteridesign, samling, materialevalg, produktionsprocesstyring og vedligeholdelse. Disse bestræbelser inkluderer forbedring af celledesign, optimering af pakkedesign, forbedring af processtyring, strengt valg af råvarer, styrkelse af produktionsovervågning og forbedring af opbevaringsbetingelser.
BMS (Battery Monitoring System) Balanceringsfunktion: Ved at justere energifordelingen mellem individuelle celler reducerer BMS inkonsekvensen og øger den anvendelige kapacitet og levetiden for batteripakken. Der er to hovedmetoder til at opnå afbalancering i BMS: passiv afbalancering og aktiv balance.
Passiv afbalancering, også kendt som energidissipationsbalancering, fungerer ved at frigive overskydende energi fra celler med højere spænding eller kapacitet i form af varme, hvilket reducerer deres spænding og kapacitet til at matche andre celler. Denne proces er hovedsageligt afhængig af parallelle modstande, der er forbundet med de enkelte celler for at skifte overskydende energi.
Når en celle har en højere ladning end andre, spredes den overskydende energi gennem den parallelle modstand og opnår balance med de andre celler. På grund af dets enkelhed og lave omkostninger bruges passiv afbalancering i vid udstrækning i forskellige batterisystemer. Det har dog ulempen ved betydeligt energitab, da energien spredes som varme i stedet for at blive effektivt udnyttet. Ingeniører begrænser normalt afbalanceringsstrømmen til et lavt niveau (ca. 100 mA). For at forenkle strukturen deler afbalanceringsprocessen den samme ledningsnettet med indsamlingsprocessen, og de to fungerer skiftevis. Selvom dette design reducerer systemkompleksiteten og -omkostningerne, resulterer det også i lavere balanceffektivitet og længere tid til at opnå mærkbare resultater. Der er to hovedtyper af passiv afbalancering: faste shuntmodstande og skiftede shuntmodstande. Førstnævnte forbinder en fast shunt for at forhindre overopladning, mens sidstnævnte præcist kontrollerer skiftet for at sprede overskydende energi.
Aktiv afbalancering er på den anden side en mere effektiv energistyringsmetode. I stedet for at sprede overskydende energi overfører den energi fra celler med højere kapacitet til dem med lavere kapacitet ved hjælp af specielt designet kredsløb, der inkorporerer komponenter såsom induktorer, kondensatorer og transformatorer. Dette afbalancerer ikke kun spændingen mellem celler, men øger også den samlede energiudnyttelseshastighed.
For eksempel, under opladning, når en celle når sin øvre spændingsgrænse, aktiverer BMS den aktive afbalanceringsmekanisme. Den identificerer celler med relativt lavere kapacitet og overfører energi fra højspændingscellen til disse lavspændingsceller gennem et omhyggeligt designet balancekredsløb. Denne proces er både præcis og effektiv, hvilket forbedrer batteripakken ydelsen i høj grad.
Både passiv og aktiv afbalancering spiller kritiske roller i at øge den anvendelige kapacitet på batteripakken, udvide sin levetid og forbedre den samlede systemeffektivitet.
Når man sammenligner passive og aktive afbalanceringsteknologier, bliver det klart, at de adskiller sig markant i deres designfilosofi og udførelse. Aktiv afbalancering involverer typisk komplekse algoritmer til beregning af den nøjagtige mængde energi at overføre, mens passiv afbalancering er mere afhængig af at nøjagtigt kontrollere tidspunktet for switch -operationer for at sprede overskydende energi.
Gennem afbalanceringsprocessen overvåger systemet kontinuerligt ændringer i parametrene for hver celle for at sikre, at afbalanceringsoperationerne ikke kun er effektive, men også sikre. Når forskellene mellem celler falder inden for et foruddefineret acceptabelt interval, vil systemet afslutte afbalanceringsoperationen.
Ved omhyggeligt at vælge den relevante afbalanceringsmetode, strengt kontrollere balanceringshastigheden og graden og effektivt håndtere den varme, der genereres under afbalanceringsprocessen, kan ydelsen og levetiden for batteripakken forbedres markant.
