Autor: redaktor witryny Publikuj czas: 2024-10-25 Pochodzenie: Strona
W nowoczesnej technologii akumulatorów często spotykamy termin 'Balanowanie baterii. ' Ale co to znaczy? Podstawową przyczyną jest proces produkcyjny i materiały stosowane w akumulatorach, które prowadzą do różnic między poszczególnymi ogniwami w pakiecie baterii. Na te różnice wpływa również środowisko, w którym działają akumulatory, takie jak temperatura i wilgotność. Te różnice zazwyczaj przejawiają się jako różnice w napięciu akumulatora. Ponadto akumulatory naturalnie doświadczają samozadowolenia z powodu odłączania aktywnego materiału z elektrod i potencjalnej różnicy między płytami. Wskaźniki samozadowolenia mogą się różnić w zależności od baterii ze względu na różnice w procesach produkcyjnych.
Zilustrujmy to przykładem: Załóżmy, że w pakiecie baterii jeden ogniwo ma wyższy stan ładunku (SOC) niż inne. Podczas procesu ładowania komórka ta najpierw osiągnie pełną ładunek, powodując resztę komórek, które nie są jeszcze w pełni naładowane, aby przedwcześnie zaprzestać ładowania. I odwrotnie, jeśli jedna komórka ma niższą SOC, najpierw osiągnie napięcie odcięcia z rozładowania podczas rozładowania, zapobiegając pełnym uwalnianiu innych komórek ich przechowywanej energii.
To pokazuje, że różnic między ogniwem akumulatorów nie można zignorować. W oparciu o to zrozumienie powstaje potrzeba równoważenia baterii. Technologia równoważenia baterii ma na celu zminimalizowanie lub wyeliminowanie różnic między poszczególnymi ogniwami poprzez interwencje techniczne w celu zoptymalizowania ogólnej wydajności pakietu baterii i przedłużenia jej życia. Równoważenie baterii nie tylko poprawia ogólną wydajność pakietu akumulatora, ale także znacznie rozszerza żywotność baterii. Dlatego zrozumienie istoty i znaczenia równoważenia baterii ma kluczowe znaczenie dla optymalizacji wykorzystania energii.
Definicja: Równoważenie baterii odnosi się do stosowania określonych technik i metod, aby zapewnić, że każda komórka w pakiecie baterii utrzymuje stałe napięcie, pojemność i warunki pracy. Proces ten ma na celu optymalizację wydajności baterii i maksymalizację jego żywotności poprzez interwencję techniczną.
Znaczenie: Po pierwsze, równoważenie baterii może znacznie poprawić wydajność całego pakietu baterii. Dzięki równoważeniu można uniknąć degradacji wydajności spowodowanej pogorszeniem poszczególnych komórek. Po drugie, równoważenie pomaga przedłużyć żywotność pakietu akumulatora, zmniejszając różnice napięcia i pojemności między ogniwami i obniżając oporność wewnętrzną, co skutecznie przedłuża żywotność baterii. Wreszcie, z perspektywy bezpieczeństwa, wdrożenie równoważenia baterii może zapobiec przeładowaniu lub nadmiernej obłędu poszczególnych komórek, zmniejszając potencjalne zagrożenia bezpieczeństwa, takie jak uciekający termiczny.
Projektowanie baterii: Aby rozwiązać niespójność wydajności między poszczególnymi ogniwami, główni producenci baterii stale wprowadzają innowacje i optymalizują w obszarach takich jak projektowanie akumulatorów, montaż, wybór materiału, kontrola procesu produkcyjnego i konserwacja. Wysiłki te obejmują poprawę projektowania komórek, optymalizację projektowania pakietów, zwiększenie kontroli procesu, ściśle wybieranie surowców, wzmocnienie monitorowania produkcji i poprawę warunków przechowywania.
Funkcja równoważenia BMS (system monitorowania akumulatora) : poprzez regulację rozkładu energii między poszczególnymi ogniwami, BMS zmniejsza niespójność i zwiększa użyteczną pojemność i żywotność pakietu akumulatora. Istnieją dwie główne metody osiągnięcia równoważenia w BMS: pasywne równoważenie i aktywne równoważenie.
Bilansowanie pasywne, znane również jako równoważenie rozpraszania energii, działa poprzez uwalnianie nadmiaru energii z komórek o wyższym napięciu lub pojemności w postaci ciepła, zmniejszając w ten sposób ich napięcie i pojemność do dopasowania innych komórek. Proces ten opiera się głównie na równoległych rezystorach podłączonych do poszczególnych komórek w celu przemieszczenia nadmiaru energii.
Gdy komórka ma wyższy ładunek niż inne, nadmiar energii jest rozpraszany przez równoległy rezystor, osiągając równowagę z innymi komórkami. Ze względu na jego prostotę i niski koszt równoważenie pasywne jest szeroko stosowane w różnych systemach akumulatorów. Ma jednak wadę znacznej utraty energii, ponieważ energia jest rozpraszana jako ciepło, a nie skutecznie wykorzystywana. Inżynierowie zwykle ograniczają prąd równoważenia do niskiego poziomu (około 100 mA). Aby uprościć strukturę, proces równoważenia ma tę samą wiązkę przewodów z procesem zbierania, a oba działają naprzemiennie. Chociaż ten projekt zmniejsza złożoność i koszt systemu, powoduje również niższą wydajność równoważenia i dłuższy czas na osiągnięcie zauważalnych wyników. Istnieją dwa główne rodzaje pasywnego równoważenia: stałe rezystory bocznikowe i przełączane rezystory boczne. Ten pierwszy łączy stały bocznik, aby zapobiec przeładowaniu, podczas gdy drugi precyzyjnie kontroluje przełączanie w celu rozproszenia nadmiaru energii.
Z drugiej strony aktywne równoważenie jest bardziej wydajną metodą zarządzania energią. Zamiast rozpraszać nadmiar energii, przenosi energię z komórek o wyższej pojemności do osób o niższej pojemności przy użyciu specjalnie zaprojektowanych obwodów, które obejmują komponenty, takie jak induktory, kondensatory i transformatory. To nie tylko równoważy napięcie między komórkami, ale także zwiększa ogólną szybkość wykorzystania energii.
Na przykład, podczas ładowania, gdy komórka osiąga górną granicę napięcia, BMS aktywuje aktywny mechanizm równoważenia. Identyfikuje komórki o stosunkowo niższej pojemności i przenosi energię z ogniwa wysokiego napięcia do tych ogniw niskiego napięcia przez starannie zaprojektowany obwód równoważenia. Ten proces jest zarówno precyzyjny, jak i wydajny, znacznie zwiększając wydajność pakietu baterii.
Zarówno pasywne, jak i aktywne równoważenie odgrywają krytyczną rolę w zwiększaniu użytecznej pojemności pakietu baterii, przedłużenia jego długości życia i poprawie ogólnej wydajności systemu.
Porównując technologie pasywne i aktywne równoważenie, staje się jasne, że różnią się one znacznie pod względem filozofii i wykonania projektowania. Aktywne równoważenie zazwyczaj obejmuje złożone algorytmy do obliczenia dokładnej ilości energii do przeniesienia, podczas gdy równoważenie pasywne opiera się bardziej na dokładnym kontrolowaniu czasu operacji przełącznika w celu rozproszenia nadmiaru energii.
W trakcie procesu równoważenia system nieustannie monitoruje zmiany parametrów każdej komórki, aby zapewnić, że operacje równoważenia są nie tylko skuteczne, ale także bezpieczne. Gdy różnice między komórkami znajdują się w predefiniowanym akceptowalnym zakresie, system zakończy operację równoważenia.
Starannie wybierając odpowiednią metodę równoważenia, ściśle kontrolowanie prędkości i stopnia równoważenia oraz skuteczne zarządzanie ciepłem wytwarzanym podczas procesu równoważenia, wydajność i żywotność pakietu baterii można znacznie poprawić.
