Forfatter: Nettsted redaktør Publiserer Tid: 2024-10-25 Opprinnelse: Nettsted
I moderne batteriteknologi møter vi ofte begrepet 'batteribalansering. ' Men hva betyr det? Rotårsaken ligger i produksjonsprosessen og materialene som brukes i batterier, noe som fører til forskjeller mellom individuelle celler i en batteripakke. Disse forskjellene er også påvirket av miljøet som batteriene fungerer, for eksempel temperatur og fuktighet. Disse variasjonene manifesterer seg vanligvis som forskjeller i batterispenning. I tillegg opplever batterier naturlig utskrivning på grunn av løsgjøring av aktivt materiale fra elektrodene og potensialforskjellen mellom platene. Selvutladningshastighetene kan variere mellom batterier på grunn av forskjeller i produksjonsprosesser.
La oss illustrere dette med et eksempel: Anta i en batteripakke har en celle en høyere ladetilstand (SOC) enn de andre. Under ladeprosessen vil denne cellen først nå full ladning, noe som fører til at resten av cellene som ennå ikke er fulladet til å slutte å lade for tidlig. Motsatt, hvis den ene cellen har en lavere SOC, vil den nå sin utladning av avskjæringsspenningen først under utslipp, og forhindre at de andre cellene frigjør sin lagrede energi fullt ut.
Dette viser at forskjeller mellom batterisceller ikke kan ignoreres. Basert på denne forståelsen oppstår behovet for batteribalansering. Batteribalanseringsteknologi tar sikte på å minimere eller eliminere forskjellene mellom individuelle celler gjennom tekniske intervensjoner for å optimalisere den generelle ytelsen til batteripakken og forlenge levetiden. Ikke bare forbedrer batteribalansering den generelle effektiviteten til batteripakken, men den forlenger også batteriets levetid. Derfor er det avgjørende for å optimalisere energiutnyttelsen.
Definisjon: Batteribalansering refererer til bruk av spesifikke teknikker og metoder for å sikre at hver enkelt celle i en batteripakke opprettholder jevn spenning, kapasitet og driftsforhold. Denne prosessen er rettet mot å optimalisere batteriets ytelse og maksimere levetiden gjennom teknisk intervensjon.
Betydning: For det første kan batteribalansering forbedre ytelsen til hele batteripakken. Ved å balansere kan ytelsesforringelse forårsaket av forverring av individuelle celler unngås. For det andre hjelper balansering med å forlenge levetiden til batteripakken ved å redusere spenningen og kapasitetsforskjellene mellom celler og senke indre motstand, som effektivt forlenger batteriets levetid. Til slutt, fra et sikkerhetsperspektiv, kan implementering av batteribalansering forhindre overlading eller overdisking av individuelle celler, og redusere potensielle sikkerhetsrisikoer som termisk løp.
Batteridesign: For å adressere ytelsesinkonsekvensen mellom individuelle celler, innoverer store batteriprodusenter kontinuerlig og optimaliserer i områder som batteridesign, montering, materialvalg, produksjonsprosesskontroll og vedlikehold. Denne innsatsen inkluderer forbedring av celledesign, optimalisering av pakkeutforming, forbedring av prosesskontroll, strengt valg av råvarer, styrker produksjonsovervåking og forbedring av lagringsforholdene.
BMS (Battery Monitoring System) Balanseringsfunksjon: Ved å justere energifordelingen mellom individuelle celler reduserer BMS inkonsekvensen og øker den brukbare kapasiteten og levetiden til batteripakken. Det er to hovedmetoder for å oppnå balansering i BMS: passiv balansering og aktiv balansering.
Passiv balansering, også kjent som energispredningsbalansering, fungerer ved å frigjøre overflødig energi fra celler med høyere spenning eller kapasitet i form av varme, og reduserer dermed spenningen og kapasiteten til å matche andre celler. Denne prosessen er hovedsakelig avhengig av parallelle motstander koblet til de enkelte celler for å shunt overflødig energi.
Når en celle har en høyere ladning enn andre, blir overflødig energi spredt gjennom den parallelle motstanden, og oppnår balanse med de andre cellene. På grunn av sin enkelhet og lave kostnader, brukes passiv balansering mye i forskjellige batterisystemer. Imidlertid har det ulempen med betydelig energitap, ettersom energien blir spredt som varme i stedet for å bli brukt effektivt. Ingeniører begrenser vanligvis balansestrømmen til et lavt nivå (rundt 100 mA). For å forenkle strukturen deler balanseringsprosessen den samme ledningsnettet med innsamlingsprosessen, og de to fungerer vekselvis. Selv om denne designen reduserer systemkompleksiteten og kostnadene, resulterer det også i lavere balanseringseffektivitet og lengre tid for å oppnå merkbare resultater. Det er to hovedtyper av passiv balansering: faste shuntmotstander og byttet shuntmotstander. Førstnevnte forbinder en fast shunt for å forhindre overlading, mens sistnevnte nøyaktig kontrollerer byttet for å spre overflødig energi.
Aktiv balansering er derimot en mer effektiv energiledelsesmetode. I stedet for å spre overflødig energi, overfører den energi fra celler med høyere kapasitet til de med lavere kapasitet ved bruk av spesialdesignede kretsløp som inneholder komponenter som induktorer, kondensatorer og transformatorer. Dette balanserer ikke bare spenningen mellom celler, men øker også den totale energiutnyttelseshastigheten.
For eksempel, under lading, når en celle når sin øvre spenningsgrense, aktiverer BMS den aktive balanseringsmekanismen. Den identifiserer celler med relativt lavere kapasitet og overfører energi fra høyspenningscellen til disse lavspenningsceller gjennom en nøye designet balanserkrets. Denne prosessen er både presis og effektiv, og forbedrer ytelsen til batteripakken.
Både passive og aktiv balansering spiller kritiske roller for å øke den brukbare kapasiteten til batteripakken, forlenge levetiden og forbedre den generelle systemeffektiviteten.
Når du sammenligner passive og aktive balanseringsteknologier, blir det klart at de skiller seg betydelig ut i designfilosofien og utførelsen. Aktiv balansering involverer typisk komplekse algoritmer for å beregne den nøyaktige mengden energi til overføring, mens passiv balansering er avhengig av mer på å kontrollere tidspunktet for bryteroperasjoner for å spre overflødig energi.
Gjennom balanseringsprosessen overvåker systemet kontinuerlig endringer i parametrene til hver celle for å sikre at balanseringsoperasjonene ikke bare er effektive, men også trygge. Når forskjellene mellom celler faller innenfor et forhåndsdefinert akseptabelt område, vil systemet avslutte balanseringsoperasjonen.
Ved å velge riktig balanseringsmetode nøye, strengt kontrollere balanseringshastigheten og graden, og effektivt administrere varmen som genereres under balanseringsprosessen, kan ytelsen og levetiden til batteripakken forbedres betydelig.
