Auteur: Site Editor Publiceren Tijd: 2024-10-25 Oorsprong: Site
In moderne batterijtechnologie komen we vaak tegen de term 'Battery Balancing. ' Maar wat betekent dit? De oorzaak ligt in het productieproces en de materialen die worden gebruikt in batterijen, die leiden tot verschillen tussen individuele cellen binnen een batterijpakket. Deze verschillen worden ook beïnvloed door de omgeving waarin de batterijen werken, zoals temperatuur en vochtigheid. Deze variaties manifesteren zich meestal als verschillen in batterijspanning. Bovendien ervaren batterijen op natuurlijke wijze zelfontlading als gevolg van het losmaken van actief materiaal van de elektroden en het potentiële verschil tussen de platen. De zelfontladingspercentages kunnen variëren tussen batterijen vanwege verschillen in productieprocessen.
Laten we dit illustreren met een voorbeeld: Stel dat in een batterijpakket de ene cel een hogere toestand van lading (SOC) heeft dan de andere. Tijdens het laadproces zal deze cel eerst de volledige lading bereiken, waardoor de rest van de cellen die nog niet volledig zijn opgeladen, voortijdig te stoppen. Omgekeerd, als een cel een lagere SOC heeft, zal hij eerst zijn ontladingsafwijkingsspanning bereiken tijdens ontlading, waardoor de andere cellen hun opgeslagen energie volledig vrijgeven.
Dit toont aan dat verschillen tussen batterijcellen niet kunnen worden genegeerd. Op basis van dit begrip ontstaat de behoefte aan batterijbalancering. Batterijbalanceringstechnologie heeft als doel de verschillen tussen individuele cellen te minimaliseren of te elimineren door technische interventies om de algehele prestaties van de batterij te optimaliseren en de levensduur ervan te verlengen. Batterijbalancering verbetert niet alleen de algehele efficiëntie van het batterijpakket, maar het verlengt ook de levensduur van de batterij aanzienlijk. Daarom is het inzicht in de essentie en het belang van batterijbalancering cruciaal voor het optimaliseren van het energieverbruik.
Definitie: Batterijbalancering verwijst naar het gebruik van specifieke technieken en methoden om ervoor te zorgen dat elke afzonderlijke cel in een batterijpakket consistente spanning, capaciteit en bedrijfsomstandigheden handhaaft. Dit proces is gericht op het optimaliseren van de prestaties van de batterij en het maximaliseren van de levensduur door technische interventie.
Belang: ten eerste kan het balanceren van batterijen de prestaties van de hele batterij aanzienlijk verbeteren. Door in evenwicht te brengen, kan prestatieafbraak veroorzaakt door de verslechtering van individuele cellen worden vermeden. Ten tweede helpt balancering de levensduur van het batterij te verlengen door de spanning en capaciteitsverschillen tussen cellen te verminderen en de interne weerstand te verlagen, wat de levensduur van de batterij effectief verlengt. Ten slotte kan het implementeren van batterijbalancering vanuit een veiligheidsperspectief overladen of te ontkennen van individuele cellen voorkomen, waardoor potentiële veiligheidsrisico's zoals thermische wegloper worden verminderd.
Batterijontwerp: om de inconsistentie van de prestaties tussen individuele cellen aan te pakken, innoveren grote batterijfabrikanten continu innoveren en optimaliseren in gebieden zoals batterijontwerp, montage, materiaalselectie, productieprocescontrole en onderhoud. Deze inspanningen omvatten het verbeteren van het celontwerp, het optimaliseren van pakketontwerp, het verbeteren van procescontrole, het strikt selecteren van grondstoffen, het versterken van de productiemonitoring en het verbeteren van de opslagomstandigheden.
BMS (Battery Monitoring System) Balanceringsfunctie: door de energieverdeling tussen individuele cellen aan te passen, vermindert BMS de inconsistentie en verhoogt het de bruikbare capaciteit en de levensduur van het batterij. Er zijn twee hoofdmethoden om een evenwicht te vinden in BMS: passief balanceren en actief balanceren.
Passief evenwicht, ook bekend als energiedissipatiebalancing, werkt door overtollige energie uit cellen met een hogere spanning of capaciteit in de vorm van warmte vrij te geven, waardoor hun spanning en capaciteit om andere cellen te matchen, wordt verminderd. Dit proces is voornamelijk afhankelijk van parallelle weerstanden die verband houden met de individuele cellen om overtollige energie te shunt.
Wanneer een cel een hogere lading heeft dan andere, wordt de overtollige energie gedissipeerd door de parallelle weerstand, waardoor balans met de andere cellen wordt bereikt. Vanwege de eenvoud en lage kosten wordt passief balancering veel gebruikt in verschillende batterijsystemen. Het heeft echter het nadeel van aanzienlijk energieverlies, omdat de energie wordt verdwenen als warmte in plaats van effectief te worden gebruikt. Ingenieurs beperken meestal de balanceringsstroom tot een laag niveau (ongeveer 100 mA). Om de structuur te vereenvoudigen, deelt het balanceringsproces hetzelfde kabelboom met het verzamelproces, en de twee werken afwisselend. Hoewel dit ontwerp de systeemcomplexiteit en -kosten vermindert, resulteert het ook in een lagere evenwichtsefficiëntie en een langere tijd om merkbare resultaten te bereiken. Er zijn twee hoofdtypen passieve balancering: vaste shuntweerstanden en geschakelde shuntweerstanden. De eerste verbindt een vaste shunt om overladen te voorkomen, terwijl de laatste de overstap om overtollige energie af te schakelen precies regelen.
Actief balanceren daarentegen is een efficiëntere methode voor energiebeheer. In plaats van overtollige energie te dissiperen, brengt het energie over van cellen met een hogere capaciteit naar mensen met een lagere capaciteit met behulp van speciaal ontworpen circuits met componenten zoals inductoren, condensatoren en transformatoren. Dit brengt niet alleen de spanning tussen cellen in evenwicht, maar verhoogt ook de totale snelheid van het energieverbruik.
Bij het opladen bijvoorbeeld, wanneer een cel zijn bovenspanningslimiet bereikt, activeert het BMS het actieve evenwichtsmechanisme. Het identificeert cellen met een relatief lagere capaciteit en brengt energie over van de hoogspanningscel naar deze laagspanningscellen via een zorgvuldig ontworpen balancercircuit. Dit proces is zowel nauwkeurig als efficiënt en verbetert de prestaties van het batterijpakket aanzienlijk.
Zowel passieve als actieve balancering spelen kritieke rollen bij het vergroten van de bruikbare capaciteit van het batterij, het verlengen van de levensduur en het verbeteren van de algehele systeemefficiëntie.
Bij het vergelijken van passieve en actieve evenwichtstechnologieën wordt duidelijk dat ze aanzienlijk verschillen in hun ontwerpfilosofie en -uitvoering. Actief balanceren omvat meestal complexe algoritmen om de exacte hoeveelheid energie te berekenen om over te dragen, terwijl passief balancering meer afhankelijk is van het nauwkeurig regelen van de timing van schakelbewerkingen om overtollige energie af te voeren.
Gedurende het balanceringsproces bewaakt het systeem continu veranderingen in de parameters van elke cel om ervoor te zorgen dat de balancerende bewerkingen niet alleen effectief maar ook veilig zijn. Zodra de verschillen tussen cellen binnen een vooraf gedefinieerd acceptabel bereik vallen, zal het systeem een einde maken aan de balanceringsbewerking.
Door zorgvuldig de juiste balanceringsmethode te selecteren, de evenwichtssnelheid en graad strikt te regelen en effectief de warmte te beheren die wordt gegenereerd tijdens het balanceringsproces, kunnen de prestaties en de levensduur van het batterij aanzienlijk worden verbeterd.
