Во модерната технологија за батерии, често се среќаваме со терминот „батериско балансирање“. Но, што значи тоа? Основната причина лежи во процесот на производство и материјалите што се користат во батериите, што доведува до разлики меѓу поединечните ќелии во пакетот батерии. На овие разлики влијае и околината во која работат батериите, како што се температурата и влажноста. Овие варијации обично се манифестираат како разлики во напонот на батеријата. Дополнително, батериите природно доживуваат само-празнење поради одвојувањето на активниот материјал од електродите и потенцијалната разлика помеѓу плочите. Стапките на самопразнење може да се разликуваат помеѓу батериите поради разликите во производните процеси.
Да го илустрираме ова со пример: Да претпоставиме дека во пакет батерии, една ќелија има повисока состојба на полнење (SOC) од другите. За време на процесот на полнење, оваа ќелија прво ќе го достигне целосно полнењето, поради што останатите ќелии кои сè уште не се целосно наполнети ќе престанат да се полнат предвреме. Спротивно на тоа, ако една ќелија има пониска SOC, таа ќе го достигне својот исклучен напон на празнење прво за време на празнењето, спречувајќи ги другите ќелии целосно да ја ослободат својата складирана енергија.
Ова покажува дека разликите помеѓу ќелиите на батериите не можат да се игнорираат. Врз основа на ова разбирање, се јавува потребата за балансирање на батеријата. Технологијата за балансирање на батериите има за цел да ги минимизира или елиминира разликите помеѓу поединечните ќелии преку технички интервенции за оптимизирање на севкупните перформанси на батерискиот пакет и продолжување на неговиот животен век. Не само што балансирањето на батеријата ја подобрува севкупната ефикасност на батерискиот пакет, туку и значително го продолжува работниот век на батеријата. Затоа, разбирањето на суштината и важноста на балансирањето на батериите е од клучно значење за оптимизирање на искористувањето на енергијата.
Дефиниција: Балансирањето на батеријата се однесува на користење на специфични техники и методи за да се осигура дека секоја поединечна ќелија во пакетот батерии одржува конзистентен напон, капацитет и работни услови. Овој процес е насочен кон оптимизирање на перформансите на батеријата и максимизирање на нејзиниот животен век преку техничка интервенција.
Важност: Прво, балансирањето на батеријата може значително да ги подобри перформансите на целиот пакет батерии. Со балансирање, може да се избегне деградација на перформансите предизвикана од влошување на поединечните клетки. Второ, балансирањето помага да се продолжи животниот век на батерискиот пакет со намалување на разликите во напонот и капацитетот помеѓу ќелиите и намалување на внатрешниот отпор, што ефикасно го продолжува животниот век на батеријата. На крајот, од безбедносна перспектива, спроведувањето на балансирање на батериите може да спречи преполнување или претерано празнење на поединечни ќелии, намалувајќи ги потенцијалните безбедносни ризици, како што е термичкото бегство.
Дизајн на батерии: За да се реши недоследноста на перформансите помеѓу поединечните ќелии, големите производители на батерии постојано иновираат и оптимизираат во областите како што се дизајнот на батериите, склопувањето, изборот на материјали, контролата на производствениот процес и одржувањето. Овие напори вклучуваат подобрување на дизајнот на ќелиите, оптимизирање на дизајнот на пакетите, подобрување на контролата на процесот, строго избирање суровини, зајакнување на следењето на производството и подобрување на условите за складирање.
на BMS (Систем за следење на батериите) : Функција за балансирање со прилагодување на дистрибуцијата на енергија помеѓу поединечни ќелии, BMS ја намалува недоследноста и го зголемува употребливиот капацитет и животниот век на батерискиот пакет. Постојат два главни методи за постигнување балансирање во BMS: пасивно балансирање и активно балансирање.
Пасивното балансирање, познато и како балансирање на дисипација на енергија, функционира така што го ослободува вишокот енергија од ќелиите со поголем напон или капацитет во форма на топлина, со што се намалува нивниот напон и капацитет да одговараат на другите ќелии. Овој процес главно се потпира на паралелни отпорници поврзани со поединечните ќелии за да се отфрли вишокот енергија.
Кога ќелијата има поголем полнеж од другите, вишокот енергија се троши низ паралелниот отпорник, постигнувајќи рамнотежа со другите ќелии. Поради својата едноставност и ниска цена, пасивното балансирање е широко користено во различни батериски системи. Сепак, тој има недостаток на значителна загуба на енергија, бидејќи енергијата се троши како топлина наместо ефикасно да се користи. Инженерите обично ја ограничуваат струјата за балансирање на ниско ниво (околу 100 mA). За да се поедностави структурата, процесот на балансирање го дели истиот појас на жици со процесот на собирање, а двата работат наизменично. Иако овој дизајн ја намалува комплексноста и трошоците на системот, тој исто така резултира со помала ефикасност на балансирање и подолго време за постигнување забележителни резултати. Постојат два главни типа на пасивно балансирање: отпорници со фиксна шант и отпорници со прекинувачки шант. Првиот поврзува фиксен шант за да спречи преполнување, додека вториот прецизно го контролира префрлувањето за да се троши вишокот енергија.
Активното балансирање, од друга страна, е поефикасен метод за управување со енергијата. Наместо да го троши вишокот енергија, тој ја пренесува енергијата од ќелиите со поголем капацитет на оние со помал капацитет користејќи специјално дизајнирани кола кои вклучуваат компоненти како што се индуктори, кондензатори и трансформатори. Ова не само што го балансира напонот помеѓу ќелиите, туку и ја зголемува вкупната стапка на искористување на енергијата.
На пример, за време на полнењето, кога ќелијата ќе ја достигне својата горна граница на напон, BMS го активира активниот механизам за балансирање. Ги идентификува ќелиите со релативно помал капацитет и ја пренесува енергијата од високонапонската ќелија до овие нисконапонски ќелии преку внимателно дизајнирана кола за балансирање. Овој процес е и прецизен и ефикасен, што значително ги подобрува перформансите на батерискиот пакет.
И пасивното и активното балансирање играат клучна улога во зголемувањето на употребливиот капацитет на батерискиот пакет, продолжувањето на неговиот животен век и подобрувањето на севкупната ефикасност на системот.
Кога се споредуваат пасивните и активните технологии за балансирање, станува јасно дека тие значително се разликуваат во нивната дизајнерска филозофија и извршување. Активното балансирање обично вклучува сложени алгоритми за пресметување на точната количина на енергија за пренос, додека пасивното балансирање повеќе се потпира на прецизно контролирање на времето на операциите на прекинувачот за да се троши вишокот енергија.
Во текот на процесот на балансирање, системот континуирано ги следи промените во параметрите на секоја ќелија за да се осигура дека операциите за балансирање не само што се ефективни, туку и безбедни. Штом разликите помеѓу ќелиите ќе паднат во предефиниран прифатлив опсег, системот ќе ја заврши операцијата за балансирање.
Со внимателно избирање на соодветниот метод за балансирање, строго контролирање на брзината и степенот на балансирање и ефикасно управување со топлината што се создава за време на процесот на балансирање, перформансите и животниот век на батерискиот пакет може значително да се подобрат.
