Autore: Editor del sito Publish Time: 2024-10-25 Origine: Sito
Nella moderna tecnologia della batteria, incontriamo spesso il termine 'bilanciamento della batteria. ' Ma cosa significa? La causa principale risiede nel processo di produzione e nei materiali utilizzati nelle batterie, che portano a differenze tra le singole celle all'interno di un pacco batteria. Queste differenze sono anche influenzate dall'ambiente in cui operano le batterie, come temperatura e umidità. Queste variazioni si manifestano in genere come differenze nella tensione della batteria. Inoltre, le batterie sperimentano naturalmente l'auto-scarica a causa del distacco di materiale attivo dagli elettrodi e della potenziale differenza tra le piastre. I tassi di auto-scarica possono variare tra le batterie a causa delle differenze nei processi di produzione.
Illustriamo questo con un esempio: supponiamo in un pacco batteria, una cella ha uno stato di carica più elevato (SOC) rispetto agli altri. Durante il processo di ricarica, questa cella raggiungerà prima la carica, causando il resto delle celle che non sono ancora completamente cariche per smettere di caricare prematuramente. Al contrario, se una cella ha un SoC inferiore, raggiungerà prima la sua tensione di interruzione di scarico durante la scarica, impedendo alle altre celle di rilasciare completamente la loro energia immagazzinata.
Ciò dimostra che le differenze tra le celle della batteria non possono essere ignorate. Sulla base di questa comprensione, sorge la necessità di bilanciamento della batteria. La tecnologia di bilanciamento della batteria mira a ridurre al minimo o eliminare le differenze tra le singole celle attraverso interventi tecnici per ottimizzare le prestazioni complessive del pacco batteria ed estenderne la durata della vita. Non solo il bilanciamento della batteria migliora l'efficienza complessiva del pacco batteria, ma estende anche in modo significativo la durata di servizio della batteria. Pertanto, comprendere l'essenza e l'importanza del bilanciamento della batteria è fondamentale per ottimizzare l'utilizzo dell'energia.
Definizione: il bilanciamento della batteria si riferisce all'utilizzo di tecniche e metodi specifici per garantire che ogni singola cella in un pacco batteria mantenga tensione, capacità e condizioni operative coerenti. Questo processo mira a ottimizzare le prestazioni della batteria e massimizzare la sua durata di vita attraverso l'intervento tecnico.
Importanza: in primo luogo, il bilanciamento della batteria può migliorare significativamente le prestazioni dell'intero pacco batteria. Per bilanciamento, è possibile evitare il degrado delle prestazioni causato dal deterioramento delle singole cellule. In secondo luogo, il bilanciamento aiuta a prolungare la durata del pacco batteria riducendo le differenze di tensione e capacità tra le celle e abbassando la resistenza interna, che prolunga efficacemente la durata della batteria. Infine, dal punto di vista della sicurezza, l'implementazione del bilanciamento della batteria può impedire il sovraccarico o la discargimento eccessiva di singole celle, riducendo potenziali rischi per la sicurezza come la fuga termica.
Progettazione della batteria: per affrontare l'incoerenza delle prestazioni tra singoli celle, i principali produttori di batterie innovano e ottimizzano continuamente e ottimizzano in aree quali la progettazione della batteria, il montaggio, la selezione dei materiali, il controllo del processo di produzione e la manutenzione. Questi sforzi includono il miglioramento della progettazione delle celle, l'ottimizzazione della progettazione del pacchetto, il miglioramento del controllo dei processi, la selezione rigorosa delle materie prime, il rafforzamento del monitoraggio della produzione e il miglioramento delle condizioni di stoccaggio.
Funzione di bilanciamento del BMS (Sistema di monitoraggio della batteria) : regolando la distribuzione di energia tra le singole celle, il BMS riduce l'incoerenza e aumenta la capacità utilizzabile e la durata della durata del pacco batteria. Esistono due metodi principali per ottenere il bilanciamento nel BMS: bilanciamento passivo e bilanciamento attivo.
Il bilanciamento passivo, noto anche come bilanciamento della dissipazione energetica, funziona rilasciando un'energia in eccesso da cellule con tensione o capacità più elevata sotto forma di calore, riducendo così la loro tensione e capacità di abbinare altre celle. Questo processo si basa principalmente su resistori paralleli collegati alle singole cellule per sminuire l'energia in eccesso.
Quando una cellula ha una carica più elevata rispetto ad altre, l'energia in eccesso viene dissipata attraverso il resistore parallelo, raggiungendo l'equilibrio con le altre cellule. Grazie alla sua semplicità e a basso costo, il bilanciamento passivo è ampiamente utilizzato in vari sistemi di batterie. Tuttavia, ha lo svantaggio della significativa perdita di energia, poiché l'energia viene dissipata come calore piuttosto che essere efficacemente utilizzata. Gli ingegneri di solito limitano la corrente di bilanciamento a un livello basso (circa 100 mA). Per semplificare la struttura, il processo di bilanciamento condivide lo stesso cablaggio con il processo di raccolta e i due operano alternativamente. Mentre questo progetto riduce la complessità e il costo del sistema, si traduce anche in una minore efficienza di bilanciamento e un tempo più lungo per ottenere risultati evidenti. Esistono due tipi principali di bilanciamento passivo: resistori di shunt fissi e resistori di shunt commutati. Il primo collega uno shunt fisso per impedire il sovraccarico, mentre il secondo controlla con precisione la commutazione per dissipare l'energia in eccesso.
Il bilanciamento attivo, d'altra parte, è un metodo di gestione dell'energia più efficiente. Invece di dissipare l'energia in eccesso, trasferisce l'energia da cellule con una maggiore capacità a quelle con una maggiore capacità utilizzando circuiti appositamente progettati che incorporano componenti come induttori, condensatori e trasformatori. Ciò non solo bilancia la tensione tra le cellule, ma aumenta anche il tasso di utilizzo energetico complessivo.
Ad esempio, durante la carica, quando una cella raggiunge il limite di tensione superiore, il BMS attiva il meccanismo di bilanciamento attivo. Identifica le cellule con capacità relativamente più bassa e trasferisce l'energia dalla cella ad alta tensione a queste celle a bassa tensione attraverso un circuito di bilanciamento attentamente progettato. Questo processo è sia preciso che efficiente, migliorando notevolmente le prestazioni del pacco batteria.
Sia il bilanciamento passivo che il bilanciamento attivo svolgono ruoli critici nell'aumentare la capacità utilizzabile del pacco batteria, estendendo la sua durata della vita e migliorando l'efficienza complessiva del sistema.
Quando si confrontano le tecnologie di bilanciamento passivo e attivo, diventa chiaro che differiscono significativamente nella loro filosofia e esecuzione del loro design. Il bilanciamento attivo in genere comporta algoritmi complessi per calcolare la quantità esatta di energia da trasferire, mentre il bilanciamento passivo si basa maggiormente sul controllo in modo accurato dei tempi delle operazioni di switch per dissipare l'eccesso di energia.
Durante tutto il processo di bilanciamento, il sistema monitora continuamente i cambiamenti nei parametri di ciascuna cella per garantire che le operazioni di bilanciamento non siano solo efficaci ma anche sicure. Una volta che le differenze tra le cellule rientrano in un intervallo accettabile predefinito, il sistema terminerà l'operazione di bilanciamento.
Selezionando attentamente il metodo di bilanciamento appropriato, controllando rigorosamente la velocità e la laurea di bilanciamento e gestendo efficacemente il calore generato durante il processo di bilanciamento, le prestazioni e la durata del pacco batteria possono essere significativamente migliorate.
