Autor: editor stránok Publikovať Čas: 2024-10-25 Pôvod: Miesto
V modernej technológii batérií sa často stretávame s pojmom 'Balancing batérie. ', Čo to však znamená? Koreňová príčina spočíva vo výrobnom procese a materiáloch používaných v batériách, ktoré vedú k rozdielom medzi jednotlivými bunkami v batérii. Tieto rozdiely sú ovplyvňované aj prostredím, v ktorom fungujú batérie, napríklad teplota a vlhkosť. Tieto variácie sa zvyčajne prejavujú ako rozdiely v napätí batérie. Batérie navyše prirodzene prežívajú samovzávierku v dôsledku oddelenia aktívneho materiálu od elektród a potenciálneho rozdielu medzi doskami. Sadzby sebaúcania sa môžu medzi batériami líšiť v dôsledku rozdielov vo výrobných procesoch.
Uvádzame to príkladom: Predpokladajme, že v batérii má jedna bunka vyšší stav nabíjania (SOC) ako ostatné. Počas procesu nabíjania sa táto bunka dostane najprv plným nábojom, čo spôsobí zvyšky buniek, ktoré ešte nie sú úplne nabité, aby prestali nabíjať predčasné nabíjanie. Naopak, ak má jedna bunka nižšiu SOC, dosiahne svoje výtokové napätie najskôr počas vypúšťania, čím zabráni ostatným bunkám úplne uvoľniť svoju uloženú energiu.
To ukazuje, že rozdiely medzi bunkami batérií nemožno ignorovať. Na základe tohto porozumenia vzniká potreba vyváženia batérie. Cieľom technológie vyrovnávania batérie je minimalizovať alebo eliminovať rozdiely medzi jednotlivými bunkami prostredníctvom technických zásahov, aby sa optimalizoval celkový výkon batérie a predĺžil jeho životnosť. Vyvažovanie batérie nielen zlepšuje celkovú účinnosť batérie, ale výrazne rozširuje aj servisnú životnosť batérie. Preto je pre optimalizáciu využitia energie rozhodujúce porozumenie podstaty a dôležitosti vyrovnávania batérie.
Definícia: Vyvažovanie batérie sa vzťahuje na použitie špecifických techník a metód na zabezpečenie toho, aby každá jednotlivá bunka v batérii udržiavala konzistentné napätie, kapacitu a prevádzkové podmienky. Tento proces je zameraný na optimalizáciu výkonu batérie a maximalizáciu svojej životnosti prostredníctvom technického zásahu.
Dôležitosť: Po prvé, vyváženie batérie môže výrazne zlepšiť výkon celého batérie. Vyvažovaním sa dá vyhnúť degradácii výkonnosti spôsobenej zhoršením jednotlivých buniek. Po druhé, vyváženie pomáha predĺžiť životnosť batérie tým, že znižuje rozdiely napätia a kapacity medzi bunkami a znížením vnútorného odporu, čo účinne predlžuje životnosť batérie. Nakoniec, z hľadiska bezpečnosti môže implementácia vyváženia batérie zabrániť nadmernému nabíjaniu alebo nadmernému prepúšťaniu jednotlivých buniek, čím sa zníži potenciálne bezpečnostné riziká, ako je tepelný útek.
Návrh batérie: Na riešenie nekonzistentnosti výkonu medzi jednotlivými bunkami, hlavní výrobcovia batérií nepretržite inovujú a optimalizujú v oblastiach, ako je návrh batérie, montáž, výber materiálu, riadenie procesu výroby a údržba. Medzi tieto úsilie patrí zlepšenie návrhu buniek, optimalizácia návrhu balenia, zlepšenie riadenia procesu, prísne výber surovín, posilnenie monitorovania výroby a zlepšenie podmienok skladovania.
Vyrovnávacia funkcia BMS (systém monitorovania batérie) : Úpravou distribúcie energie medzi jednotlivými bunkami BMS znižuje nekonzistentnosť a zvyšuje využiteľnú kapacitu a životnosť batérie. Existujú dve hlavné metódy na dosiahnutie vyváženia v BMS: pasívne vyváženie a aktívne vyváženie.
Pasívne vyvažovanie, známe tiež ako vyrovnávanie energie, funguje uvoľňovaním prebytočnej energie z buniek s vyšším napätím alebo kapacitou vo forme tepla, čím sa znižuje ich napätie a kapacita na zladenie iných buniek. Tento proces sa spolieha hlavne na paralelné rezistory spojené s jednotlivými bunkami, aby sa presunula prebytočná energia.
Ak má bunka vyšší náboj ako ostatné, prebytočná energia sa rozptýli cez paralelný rezistor, čím sa dosiahne rovnováha s ostatnými bunkami. Vzhľadom na jednoduchosť a nízke náklady sa pasívne vyvažovanie široko používa v rôznych systémoch batérií. Má však nevýhodu významnej straty energie, pretože energia sa rozptyľuje skôr ako teplo, než sa účinne využíva. Inžinieri obvykle obmedzujú vyrovnávací prúd na nízku úroveň (okolo 100 mA). Na zjednodušenie štruktúry, proces vyváženia zdieľa rovnaký zväzok káblov s procesom zberu a tieto dva fungujú striedavo. Aj keď tento návrh znižuje komplexnosť a náklady na systém, vedie tiež k nižšej účinnosti vyrovnávania a dlhšieho času na dosiahnutie výrazných výsledkov. Existujú dva hlavné typy pasívneho vyváženia: pevné odpory v oblasti skratu a prepínané rezistory. Prvý z nich spája pevnú skratu, aby sa zabránilo nadmernému nabíjaniu, zatiaľ čo druhý presne riadi prepínanie na rozptýlenie prebytočnej energie.
Na druhej strane je aktívne vyváženie efektívnejšou metódou riadenia energie. Namiesto rozptyľovania prebytočnej energie prenáša energiu z buniek s vyššou kapacitou na tie, ktoré majú nižšiu kapacitu pomocou špeciálne navrhnutých obvodov, ktoré obsahujú komponenty, ako sú induktory, kondenzátory a transformátory. To nielen vyvažuje napätie medzi bunkami, ale tiež zvyšuje celkovú rýchlosť využitia energie.
Napríklad počas nabíjania, keď bunka dosiahne svoj limit horného napätia, BMS aktivuje aktívny vyvažovací mechanizmus. Identifikuje bunky s relatívne nižšou kapacitou a prenáša energiu z vysokonapäťovej bunky do týchto nízko napätých buniek prostredníctvom starostlivo navrhnutého obvodu vyrovnávača. Tento proces je presný a efektívny, čo výrazne zvyšuje výkon batérie.
Pasívne aj aktívne vyváženie zohrávajú kritickú úlohu pri zvyšovaní použiteľnej kapacity batérie, predlžujúca jeho životnosť a zlepšovanie celkovej účinnosti systému.
Pri porovnaní pasívnych a aktívnych vyvažovacích technológií je zrejmé, že sa výrazne líšia vo filozofii a vykonávaní dizajnu. Aktívne vyváženie zvyčajne zahŕňa zložité algoritmy na výpočet presného množstva energie na prenos, zatiaľ čo pasívne vyváženie sa viac spolieha na presné riadenie načasovania operácií prepínača na rozptyľovanie nadmernej energie.
Počas celého vyvažovacieho procesu systém neustále monitoruje zmeny parametrov každej bunky, aby sa zabezpečilo, že vyvažovacie operácie sú nielen účinné, ale aj bezpečné. Akonáhle rozdiely medzi bunkami spadajú do preddefinovaného prijateľného rozsahu, systém ukončí vyváženú operáciu.
Dôkladným výberom vhodnej vyváženej metódy, prísnym riadením rýchlosti a stupňa vyrovnávania a účinným riadením tepla generovaného počas procesu vyrovnávania sa môže výrazne vylepšiť výkon a životnosť batérie.
