Auteur: Site Editor Publish Heure: 2024-10-25 Origine: Site
Dans la technologie de la batterie moderne, nous rencontrons souvent le terme 'Équilibrage de la batterie. ' Mais qu'est-ce que cela signifie? La cause profonde réside dans le processus de fabrication et les matériaux utilisés dans les batteries, ce qui entraîne des différences entre les cellules individuelles dans une batterie. Ces différences sont également influencées par l'environnement dans lequel les batteries fonctionnent, comme la température et l'humidité. Ces variations se manifestent généralement par des différences de tension de batterie. De plus, les batteries éprouvent naturellement l'auto-décharge en raison du détachement de matériaux actifs des électrodes et de la différence de potentiel entre les plaques. Les taux d'auto-décharge peuvent varier selon les batteries en raison des différences dans les processus de fabrication.
Illustrons cela avec un exemple: supposons que dans une batterie, une cellule a un état de charge plus élevé (SOC) que les autres. Pendant le processus de charge, cette cellule atteindra la pleine charge d'abord, provoquant le reste des cellules qui ne sont pas encore complètement chargées pour arrêter de charger prématurément. Inversement, si une cellule a un SOC inférieur, il atteindra d'abord sa tension de coupure de décharge pendant la décharge, empêchant les autres cellules de libérer complètement leur énergie stockée.
Cela démontre que les différences entre les cellules de la batterie ne peuvent pas être ignorées. Sur la base de cette compréhension, le besoin d'équilibrage des batteries survient. La technologie d'équilibrage des batteries vise à minimiser ou à éliminer les différences entre les cellules individuelles par le biais d'interventions techniques pour optimiser les performances globales de la batterie et prolonger sa durée de vie. Non seulement l'équilibrage de la batterie améliore l'efficacité globale de la batterie, mais elle étend également considérablement la durée de vie de la batterie. Par conséquent, la compréhension de l'essence et de l'importance de l'équilibrage des batteries est cruciale pour optimiser l'utilisation de l'énergie.
Définition: L'équilibrage de la batterie fait référence à l'utilisation de techniques et de méthodes spécifiques pour garantir que chaque cellule individuelle d'une batterie maintient la tension, la capacité et les conditions de fonctionnement cohérentes. Ce processus vise à optimiser les performances de la batterie et à maximiser sa durée de vie grâce à une intervention technique.
Importance: Premièrement, l'équilibrage de la batterie peut améliorer considérablement les performances de l'ensemble de la batterie. En équilibrant, la dégradation des performances causée par la détérioration des cellules individuelles peut être évitée. Deuxièmement, l'équilibrage aide à prolonger la durée de vie de la batterie en réduisant la tension et les différences de capacité entre les cellules et la réduction de la résistance interne, ce qui prolonge efficacement la durée de vie de la batterie. Enfin, du point de vue de la sécurité, la mise en œuvre de l'équilibrage de la batterie peut empêcher la surfacturation ou le surfacturation des cellules individuelles, en réduisant les risques de sécurité potentiels tels que la fuite thermique.
Conception de la batterie: Pour répondre à l'incohérence des performances entre les cellules individuelles, les principaux fabricants de batteries innovent en continu et optimisent en zones telles que la conception de la batterie, l'assemblage, la sélection des matériaux, le contrôle des processus de production et l'entretien. Ces efforts comprennent l'amélioration de la conception des cellules, l'optimisation de la conception des packs, l'amélioration du contrôle des processus, la sélection strictement des matières premières, le renforcement de la surveillance de la production et l'amélioration des conditions de stockage.
BMS (Système de surveillance de la batterie) Fonction d'équilibrage: En ajustant la distribution d'énergie entre les cellules individuelles, le BMS réduit l'incohérence et augmente la capacité et la durée de vie utilisables de la batterie. Il existe deux méthodes principales pour atteindre l'équilibrage dans BMS: l'équilibrage passif et l'équilibrage actif.
L'équilibrage passif, également connu sous le nom d'équilibrage de dissipation d'énergie, fonctionne en libérant un excès d'énergie des cellules avec une tension ou une capacité plus élevée sous forme de chaleur, réduisant ainsi leur tension et leur capacité à faire correspondre d'autres cellules. Ce processus repose principalement sur des résistances parallèles liées aux cellules individuelles pour retirer l'énergie excessive.
Lorsqu'une cellule a une charge plus élevée que les autres, l'excès d'énergie est dissipé à travers la résistance parallèle, atteignant l'équilibre avec les autres cellules. En raison de sa simplicité et de son faible coût, l'équilibrage passif est largement utilisé dans divers systèmes de batterie. Cependant, il présente l'inconvénient d'une perte d'énergie importante, car l'énergie est dissipée comme chaleur plutôt que d'être utilisée efficacement. Les ingénieurs limitent généralement le courant d'équilibrage à un niveau bas (environ 100 mA). Pour simplifier la structure, le processus d'équilibrage partage le même faisceau de câbles avec le processus de collecte, et les deux fonctionnent alternativement. Bien que cette conception réduit la complexité et le coût du système, il entraîne également une efficacité d'équilibrage plus faible et un temps plus long pour obtenir des résultats notables. Il existe deux principaux types d'équilibrage passif: des résistances de shunt fixes et des résistances de shunt commutées. Le premier relie un shunt fixe pour empêcher la surcharge, tandis que le second contrôle précisément la commutation pour dissiper l'excès d'énergie.
L'équilibrage actif, en revanche, est une méthode de gestion de l'énergie plus efficace. Au lieu de dissiper l'excès d'énergie, il transfère l'énergie à partir de cellules avec une capacité plus élevée à celles avec une capacité plus faible en utilisant des circuits spécialement conçus qui incorporent des composants tels que les inductances, les condensateurs et les transformateurs. Cela équilibre non seulement la tension entre les cellules, mais augmente également le taux global d'utilisation de l'énergie.
Par exemple, lors de la charge, lorsqu'une cellule atteint sa limite de tension supérieure, le BMS active le mécanisme d'équilibrage actif. Il identifie les cellules avec une capacité relativement inférieure et transfère l'énergie de la cellule haute tension à ces cellules basse tension via un circuit d'équilibrage soigneusement conçu. Ce processus est à la fois précis et efficace, améliorant considérablement les performances de la batterie.
L'équilibrage passif et actif jouent des rôles critiques dans l'augmentation de la capacité utilisable de la batterie, l'extension de sa durée de vie et l'amélioration de l'efficacité globale du système.
Lors de la comparaison des technologies d'équilibrage passives et actives, il devient clair qu'ils diffèrent considérablement dans leur philosophie et leur exécution de conception. L'équilibrage actif implique généralement des algorithmes complexes pour calculer la quantité exacte d'énergie au transfert, tandis que l'équilibrage passif est davantage sur le contrôle avec précision du moment des opérations de commutation pour dissiper l'énergie excessive.
Tout au long du processus d'équilibrage, le système surveille continuellement les changements dans les paramètres de chaque cellule pour garantir que les opérations d'équilibrage sont non seulement efficaces mais aussi sûres. Une fois que les différences entre les cellules se situent dans une plage acceptable prédéfinie, le système mettra fin à l'opération d'équilibrage.
En sélectionnant soigneusement la méthode d'équilibrage appropriée, en contrôlant strictement la vitesse et le degré d'équilibrage, et la gestion efficace de la chaleur générée pendant le processus d'équilibrage, les performances et la durée de vie de la batterie peuvent être considérablement améliorées.
