Автор:Pедактор сайта Время публикации: 2024-10-25 Происхождение:Работает
В современной аккумуляторной технике мы часто сталкиваемся с термином «балансировка аккумулятора». Но что он означает? Основная причина кроется в производственном процессе и материалах, используемых в батареях, что приводит к различиям между отдельными ячейками внутри аккумуляторного блока. На эти различия также влияют условия окружающей среды, в которой работают батареи, например, температура и влажность. Эти изменения обычно проявляются как различия в напряжении батареи. Кроме того, батареи естественным образом испытывают саморазряд из-за отделения активного материала от электродов и разницы потенциалов между пластинами. Скорость саморазряда у разных аккумуляторов может различаться из-за различий в производственных процессах.
Давайте проиллюстрируем это примером: предположим, что в аккумуляторной батарее одна ячейка имеет более высокий уровень заряда (SOC), чем другие. Во время процесса зарядки этот элемент первым достигает полного заряда, в результате чего остальные элементы, которые еще не полностью заряжены, преждевременно прекращают зарядку. И наоборот, если один элемент имеет более низкий SOC, он сначала достигнет напряжения отсечки разряда во время разряда, не позволяя другим элементам полностью высвободить накопленную энергию.
Это демонстрирует, что нельзя игнорировать различия между элементами аккумуляторной батареи. Исходя из этого понимания, возникает необходимость балансировки аккумуляторов. Технология балансировки аккумуляторов направлена на минимизацию или устранение различий между отдельными ячейками посредством технических мер для оптимизации общей производительности аккумуляторной батареи и продления срока ее службы. Балансировка батареи не только повышает общую эффективность аккумуляторной батареи, но и значительно продлевает срок ее службы. Поэтому понимание сути и важности балансировки батарей имеет решающее значение для оптимизации использования энергии.
Определение: Балансировка аккумуляторной батареи подразумевает использование определенных методов и методов, гарантирующих, что каждая отдельная ячейка аккумуляторной батареи поддерживает постоянное напряжение, емкость и условия эксплуатации. Этот процесс направлен на оптимизацию производительности аккумулятора и увеличение срока его службы за счет технического вмешательства.
Важность: Во-первых, балансировка аккумуляторов позволяет существенно повысить производительность всего аккумуляторного блока. Путем балансировки можно избежать ухудшения производительности, вызванного износом отдельных ячеек. Во-вторых, балансировка помогает продлить срок службы аккумуляторной батареи за счет уменьшения разницы в напряжении и емкости между элементами и снижения внутреннего сопротивления, что эффективно продлевает срок службы батареи. Наконец, с точки зрения безопасности, реализация балансировки аккумуляторов может предотвратить перезарядку или чрезмерную разрядку отдельных элементов, снижая потенциальные риски безопасности, такие как выход из-за перегрева.
Конструкция батареи: Чтобы устранить несоответствие производительности отдельных элементов, крупные производители аккумуляторов постоянно внедряют инновации и оптимизируют такие области, как конструкция аккумуляторов, сборка, выбор материалов, контроль производственного процесса и техническое обслуживание. Эти усилия включают в себя улучшение конструкции ячеек, оптимизацию конструкции упаковки, усиление контроля процесса, строгий отбор сырья, усиление контроля за производством и улучшение условий хранения.
BMS (система мониторинга батареи) Функция балансировки: Регулируя распределение энергии между отдельными ячейками, BMS уменьшает несогласованность и увеличивает полезную емкость и срок службы аккумуляторной батареи. Существует два основных метода достижения балансировки в BMS: пассивная балансировка и активная балансировка.
Пассивная балансировка, также известная как балансировка рассеяния энергии, работает путем высвобождения избыточной энергии из ячеек с более высоким напряжением или емкостью в виде тепла, тем самым снижая их напряжение и емкость, чтобы они соответствовали другим ячейкам. Этот процесс в основном основан на использовании параллельных резисторов, подключенных к отдельным ячейкам, для шунтирования избыточной энергии.
Когда ячейка имеет более высокий заряд, чем другие, избыточная энергия рассеивается через параллельный резистор, достигая баланса с другими ячейками. Благодаря своей простоте и дешевизне пассивная балансировка широко используется в различных аккумуляторных системах. Однако у него есть недостаток, заключающийся в значительных потерях энергии, поскольку энергия рассеивается в виде тепла, а не используется эффективно. Инженеры обычно ограничивают ток балансировки до низкого уровня (около 100 мА). Для упрощения конструкции процесс балансировки использует один и тот же жгут проводов, что и процесс сбора, и они работают попеременно. Хотя такая конструкция снижает сложность и стоимость системы, она также приводит к снижению эффективности балансировки и увеличению времени для достижения заметных результатов. Существует два основных типа пассивной балансировки: постоянные шунтирующие резисторы и переключаемые шунтирующие резисторы. Первый подключает фиксированный шунт для предотвращения перезарядки, а второй точно контролирует переключение для рассеивания избыточной энергии.
С другой стороны, активная балансировка является более эффективным методом управления энергопотреблением. Вместо того, чтобы рассеивать избыточную энергию, он передает энергию от ячеек с более высокой емкостью к элементам с меньшей емкостью, используя специально разработанные схемы, включающие такие компоненты, как индукторы, конденсаторы и трансформаторы. Это не только балансирует напряжение между ячейками, но и увеличивает общий коэффициент использования энергии.
Например, во время зарядки, когда ячейка достигает верхнего предела напряжения, BMS активирует механизм активной балансировки. Он идентифицирует ячейки с относительно меньшей емкостью и передает энергию от высоковольтной ячейки к этим низковольтным ячейкам через тщательно разработанную балансирующую схему. Этот процесс является одновременно точным и эффективным, что значительно повышает производительность аккумуляторной батареи.
Как пассивная, так и активная балансировка играют решающую роль в увеличении полезной емкости аккумуляторной батареи, продлении срока ее службы и повышении общей эффективности системы.
При сравнении технологий пассивной и активной балансировки становится ясно, что они существенно различаются по философии конструкции и исполнению. Активная балансировка обычно включает в себя сложные алгоритмы для расчета точного количества передаваемой энергии, тогда как пассивная балансировка больше зависит от точного контроля времени операций переключения для рассеивания избыточной энергии.
На протяжении всего процесса балансировки система постоянно отслеживает изменения параметров каждой ячейки, чтобы гарантировать, что операции балансировки не только эффективны, но и безопасны. Как только различия между ячейками попадут в заранее заданный допустимый диапазон, система завершит операцию балансировки.
Тщательно выбирая подходящий метод балансировки, строго контролируя скорость и степень балансировки, а также эффективно управляя теплом, выделяемым в процессе балансировки, можно значительно улучшить производительность и срок службы аккумуляторной батареи.
