Autor: Editor do site Publicar Tempo: 2024-10-25 Origem: Site
Na moderna tecnologia de bateria, geralmente encontramos o termo 'balanceamento de bateria' ', mas o que isso significa? A causa raiz está no processo de fabricação e nos materiais utilizados nas baterias, o que leva a diferenças entre as células individuais dentro de uma bateria. Essas diferenças também são influenciadas pelo ambiente em que as baterias operam, como temperatura e umidade. Essas variações normalmente se manifestam como diferenças na tensão da bateria. Além disso, as baterias experimentam naturalmente a auto-descarga devido ao desapego do material ativo dos eletrodos e à diferença de potencial entre as placas. As taxas de autodescança podem variar entre as baterias devido a diferenças nos processos de fabricação.
Vamos ilustrar isso com um exemplo: suponha em uma bateria, uma célula tem um estado de carga mais alto (SOC) do que os outros. Durante o processo de carregamento, essa célula atingirá a carga completa primeiro, causando o restante das células que ainda não estão totalmente carregadas para parar de carregar prematuramente. Por outro lado, se uma célula tiver um SOC mais baixo, atingirá sua tensão de corte de descarga primeiro durante a descarga, impedindo que as outras células liberem totalmente sua energia armazenada.
Isso demonstra que as diferenças entre as células da bateria não podem ser ignoradas. Com base nesse entendimento, surge a necessidade de balanceamento de bateria. A tecnologia de balanceamento de bateria visa minimizar ou eliminar as diferenças entre as células individuais por meio de intervenções técnicas para otimizar o desempenho geral da bateria e prolongar sua vida útil. O balanceamento de bateria não apenas melhora a eficiência geral da bateria, mas também estende significativamente a vida útil da bateria. Portanto, entender a essência e a importância do equilíbrio da bateria é crucial para otimizar a utilização de energia.
Definição: O balanceamento da bateria refere -se ao uso de técnicas e métodos específicos para garantir que cada célula individual em uma bateria mantenha a tensão, capacidade e condições operacionais consistentes. Esse processo visa otimizar o desempenho da bateria e maximizar sua vida útil através da intervenção técnica.
Importância: Em primeiro lugar, o balanceamento da bateria pode melhorar significativamente o desempenho de toda a bateria. Ao equilibrar, a degradação do desempenho causada pela deterioração de células individuais pode ser evitada. Em segundo lugar, o balanceamento ajuda a prolongar a vida útil da bateria, reduzindo as diferenças de tensão e capacidade entre as células e diminuindo a resistência interna, o que prolonga efetivamente a vida útil da bateria. Por fim, de uma perspectiva de segurança, a implementação do equilíbrio da bateria pode impedir a sobrecarga ou o excesso de descarga de células individuais, reduzindo os riscos potenciais de segurança, como fuga térmica.
Design da bateria: para abordar a inconsistência de desempenho entre células individuais, os principais fabricantes de baterias inovam continuamente e otimizam em áreas como design de bateria, montagem, seleção de materiais, controle do processo de produção e manutenção. Esses esforços incluem melhorar o design de células, otimizar o design de pacotes, aumentar o controle de processos, selecionar estritamente as matérias -primas, fortalecer o monitoramento da produção e melhorar as condições de armazenamento.
Função de balanceamento de BMS (Sistema de Monitoramento da Bateria) : Ao ajustar a distribuição de energia entre células individuais, o BMS reduz a inconsistência e aumenta a capacidade utilizável e a vida útil da bateria. Existem dois métodos principais para alcançar o equilíbrio no BMS: equilíbrio passivo e equilíbrio ativo.
O balanceamento passivo, também conhecido como balanceamento de dissipação de energia, funciona liberando excesso de energia de células com maior tensão ou capacidade na forma de calor, reduzindo assim sua tensão e capacidade para corresponder a outras células. Esse processo depende principalmente de resistores paralelos conectados às células individuais para derrubar o excesso de energia.
Quando uma célula tem uma carga mais alta que outros, o excesso de energia é dissipado através do resistor paralelo, alcançando o equilíbrio com as outras células. Devido à sua simplicidade e baixo custo, o equilíbrio passivo é amplamente utilizado em vários sistemas de bateria. No entanto, tem a desvantagem da perda significativa de energia, pois a energia é dissipada como calor, em vez de ser efetivamente utilizada. Os engenheiros geralmente limitam a corrente de equilíbrio a um nível baixo (cerca de 100mA). Para simplificar a estrutura, o processo de balanceamento compartilha o mesmo chicote de fiação com o processo de coleta e os dois operam alternadamente. Embora esse design reduz a complexidade e o custo do sistema, também resulta em menor eficiência de equilíbrio e mais tempo para obter resultados notáveis. Existem dois tipos principais de balanceamento passivo: resistores de derivação fixos e resistores de derivação com troca. O primeiro conecta uma derivação fixa para evitar sobrecarga, enquanto o último controla com precisão a comutação para dissipar o excesso de energia.
O equilíbrio ativo, por outro lado, é um método de gerenciamento de energia mais eficiente. Em vez de dissipar o excesso de energia, transfere energia de células com maior capacidade para aqueles com menor capacidade usando circuitos especialmente projetados que incorporam componentes como indutores, capacitores e transformadores. Isso não apenas equilibra a tensão entre as células, mas também aumenta a taxa geral de utilização de energia.
Por exemplo, durante o carregamento, quando uma célula atinge seu limite de tensão superior, o BMS ativa o mecanismo de balanceamento ativo. Ele identifica células com capacidade relativamente menor e transfere energia da célula de alta tensão para essas células de baixa tensão através de um circuito de balanceador cuidadosamente projetado. Esse processo é preciso e eficiente, aumentando bastante o desempenho da bateria.
O equilíbrio passivo e ativo desempenha papéis críticos no aumento da capacidade utilizável da bateria, prolongando sua vida útil e melhorando a eficiência geral do sistema.
Ao comparar tecnologias de equilíbrio passivo e ativo, fica claro que elas diferem significativamente em sua filosofia e execução de design. O balanceamento ativo normalmente envolve algoritmos complexos para calcular a quantidade exata de energia para transferência, enquanto o equilíbrio passivo depende mais de controlar com precisão o tempo das operações de interruptor para dissipar o excesso de energia.
Durante o processo de balanceamento, o sistema monitora continuamente as alterações nos parâmetros de cada célula para garantir que as operações de equilíbrio não sejam apenas eficazes, mas também seguras. Uma vez que as diferenças entre as células se enquadram em um intervalo aceitável predefinido, o sistema terminará a operação de balanceamento.
Ao selecionar cuidadosamente o método de equilíbrio apropriado, controlando estritamente a velocidade e o grau de equilíbrio e gerenciando efetivamente o calor gerado durante o processo de balanceamento, o desempenho e a vida útil da bateria podem ser significativamente melhorados.
