سلام! من به عنوان تأمین کننده باتری های لیتیوم - یونی ، دست اول را دیدم که داشتن یک سیستم مدیریت باتری چاه (BMS) برای تعادل سلول ها در یک باتری لیتیوم - یون چقدر مهم است. در این وبلاگ ، من می خواهم تجزیه کنم که چگونه یک BMS این ترفند جادویی را انجام می دهد.
اول از همه ، بیایید درک کنیم که چرا تعادل سلول چنین کار بزرگی است. در یک باتری لیتیوم - یون ، چندین سلول به صورت سری یا موازی متصل می شوند. هر سلول ویژگی های منحصر به فرد خود را دارد. با گذشت زمان ، به دلیل تفاوت در تولید ، تغییرات دما و الگوهای استفاده ، این سلول ها می توانند متفاوت رفتار کنند. برخی از سلول ها ممکن است سریعتر از سایرین شارژ یا ترشح شوند. اگر این سلول ها را متعادل نکنیم ، می تواند به یک دسته از مشکلات منجر شود. به عنوان مثال ، ظرفیت کلی باتری می تواند کاهش یابد. یک سلول ضعیف واحد می تواند عملکرد کل بسته را محدود کند ، مانند یک دونده آهسته که بقیه تیم را در یک مسابقه رله عقب می اندازد.
اکنون ، روی BMS. BMS مانند مغز بسته باتری است. کار اصلی آن نظارت و کنترل سلولها برای اطمینان از عملکرد همه آنها در یک محدوده ایمن و کارآمد است. وقتی صحبت از تعادل سلول می شود ، دو روش اصلی وجود دارد: تعادل منفعل و تعادل فعال.
تعادل منفعل
تعادل منفعل روش ساده تر و متداول تر است ، به خصوص در بسته های باتری کوچکتر. در اینجا نحوه عملکرد آن آورده شده است. BMS دائماً ولتاژ هر سلول را در بسته نظارت می کند. هنگامی که تشخیص داد که یک سلول خاص ولتاژ بالاتری نسبت به سایرین دارد ، مقداری از بار را از آن سلول منحرف می کند. این کار را با استفاده از مقاومت انجام می دهد. بار اضافی به عنوان گرما از طریق مقاومت از بین می رود.
بیایید بگوییم که ما یک باتری با چهار سلول متصل به سری داریم. در حین شارژ ، یک سلول ممکن است سریعتر از سه مورد دیگر به ولتاژ بالاتری برسد. BMS این حس را حس می کند و یک مقاومت را در آن سلول ولتاژ بالا متصل می کند. جریان سپس از طریق مقاومت جریان می یابد و بار آن را در آن سلول کاهش می دهد تا زمانی که ولتاژ آن با دیگران مطابقت داشته باشد.
مزیت تعادل منفعل این است که اجرای آن ساده و نسبتاً ارزان است. به مدار پیچیده زیادی احتیاج ندارد. با این حال ، این اشکالاتی نیز دارد. از آنجا که بار اضافی به عنوان گرما از بین می رود ، بسیار انرژی نیست - کارآمد. این می تواند یک مشکل باشد ، به خصوص در بسته های بزرگ باتری که در آن می توان مقدار قابل توجهی از انرژی را هدر داد. همچنین ، تعادل منفعل نسبتاً کند است. تعادل سلول ها ممکن است مدت زمان زیادی طول بکشد ، به خصوص اگر تفاوت زیادی در ولتاژ بین آنها وجود داشته باشد.
تعادل فعال
از طرف دیگر ، تعادل فعال ، روشی پیشرفته تر و کارآمدتر است. به جای از بین بردن بار اضافی به عنوان گرما ، یک سیستم تعادل فعال بار را از سلولهای ولتاژ بالا به سلولهای ولتاژ کم منتقل می کند. روش های مختلفی برای دستیابی به این هدف وجود دارد.
یک رویکرد متداول استفاده از یک سیستم متعادل فعال مبتنی بر خازن است. در این تنظیم ، یک خازن به سلول ولتاژ بالا متصل می شود. خازن شارژ اضافی را از سلول ولتاژ بالا ذخیره می کند. سپس ، خازن از سلول ولتاژ بالا جدا شده و به یک سلول ولتاژ کم متصل می شود. بار ذخیره شده سپس به سلول ولتاژ کم منتقل می شود. این فرآیند می تواند چندین بار تکرار شود تا تمام سلول ها ولتاژ یکسان داشته باشند.
روش دیگر استفاده از مبدل DC - DC است. مبدل DC - DC می تواند ولتاژ سلولهای ولتاژ بالا را پایین بیاورد و ولتاژ سلولهای ولتاژ کم را افزایش دهد. این می تواند بار بین سلولها را به طور کارآمدتر از سیستم مبتنی بر خازن منتقل کند.
تعادل فعال چندین مزیت دارد. این انرژی بسیار بیشتر از تعادل منفعل است زیرا بار به جای هدر رفتن به عنوان گرما منتقل می شود. همچنین سریعتر است. حتی اگر تفاوت زیادی در ولتاژ بین آنها وجود داشته باشد ، می تواند سلولها را سریعتر متعادل کند. با این حال ، اجرای آن پیچیده تر و گران تر است. به مدار و مؤلفه های پیشرفته تری نیاز دارد که می تواند هزینه بسته باتری را افزایش دهد.
عوامل مؤثر بر تعادل سلول
عوامل مختلفی وجود دارد که می تواند بر چگونگی تعادل BMS سلولها در یک باتری لیتیوم - یون تأثیر بگذارد.
درجه حرارتیک عامل مهم است. سلولهای لیتیوم - یون نسبت به دما حساس هستند. در دماهای بالا ، مقاومت داخلی سلول ها کاهش می یابد ، که می تواند باعث شود سلول ها سریعتر شارژ و ترشح شوند. در دماهای پایین ، مقاومت داخلی افزایش می یابد و سلول ها ممکن است قادر به پذیرش یا تحویل بار به عنوان کارآمد نباشند. BMS هنگام تعادل سلول باید این تغییرات دما را در نظر بگیرد. به عنوان مثال ، ممکن است الگوریتم تعادل را بر اساس دمای باتری بسته تنظیم کند.
پیری سلولیکی دیگر از عوامل مهم است. با افزایش سن سلول ها ، مقاومت داخلی و ظرفیت آنها تغییر می کند. سلولهای مسن ممکن است هزینه و همچنین تعداد جدیدی را نداشته باشند. BMS باید با گذشت زمان بتواند با این تغییرات سازگار شود. ممکن است نیاز به تنظیم آستانه های متعادل کننده داشته باشد یا از استراتژی های مختلف متعادل کننده به عنوان سن سلول استفاده کند.
اهمیت تعادل سلول در برنامه های مختلف
تعادل سلول در کاربردهای مختلفی که از باتری های لیتیوم استفاده می شود بسیار مهم است.
دروسایل نقلیه برقی (EV)، یک باتری متعادل چاه برای عملکرد بهینه ضروری است. یک باتری نامتعادل می تواند منجر به کاهش دامنه ، عمر باتری کوتاهتر و حتی مشکلات ایمنی شود. تقاضای قدرت بالا EVS به یک باتری نیاز دارد که می تواند انرژی مداوم و قابل اعتماد انرژی را ارائه دهد. BMS با تعادل سلول مؤثر تضمین می کند که تمام سلولهای موجود در بسته به طور مساوی در عملکرد کلی خودرو نقش دارند. می توانید در مورد نوع باتری های مورد استفاده در EVS ، مانندباتری کشش لیتیوم یونبشر
درالکترونیک قابل حملمانند لپ تاپ ها و تلفن های هوشمند ، تعادل سلول به افزایش عمر باتری و بهبود تجربه کاربر کمک می کند. یک باتری متعادل می تواند زمان طولانی تر بین بارهای را فراهم کند. همچنین تضمین می کند که دستگاه به دلیل یک سلول نامتعادل به طور غیر منتظره ای خاموش نشود.
درسیستم های ذخیره انرژی تجدید پذیر، مانند ذخیره انرژی خورشیدی و باد ، تعادل سلول برای ذخیره کارآمد انرژی و بازیابی مهم است. بسته باتری برای پشتیبانی از ماهیت متناوب منابع انرژی تجدید پذیر باید بتواند انرژی را به طور مؤثر ذخیره و آزاد کند. یک باتری متعادل می تواند راندمان کلی سیستم ذخیره سازی را بهبود بخشد.
پیشنهادات ما
ما به عنوان یک تأمین کننده باتری لیتیوم - یون ، اهمیت تعادل سلول را درک می کنیم. ما طیف گسترده ای از باتری های لیتیوم با کیفیت بالا را ارائه می دهیم ، از جملهباتری لیتیوم NCMوتباتری بسته نرمبشر باتری های ما برای اطمینان از تعادل بهینه سلول به فناوری پیشرفته BMS مجهز شده اند.
این که آیا شما در بازار باتری برای وسایل نقلیه برقی ، الکترونیک قابل حمل یا ذخیره انرژی تجدید پذیر در بازار هستید ، ما شما را تحت پوشش قرار داده ایم. تیم متخصصان ما می توانند به شما در انتخاب باتری مناسب برای نیازهای خاص خود کمک کنند. ما متعهد به ارائه راه حل های باتری قابل اعتماد و کارآمد هستیم.
اگر علاقه مند به کسب اطلاعات بیشتر در مورد محصولات ما هستید یا در مورد تعادل سلول یا سیستم های مدیریت باتری سؤالی دارید ، از دستیابی به آن دریغ نکنید. ما اینجا هستیم تا در مورد تمام نیازهای مربوط به باتری خود به شما کمک کنیم. بیایید مکالمه را شروع کنیم و ببینیم که چگونه می توانیم با هم کار کنیم تا نیازهای شما را برآورده کنیم.
منابع
- Linden ، D. ، & Reddy ، Tb (2002). دفترچه باتری. مک گرا - هیل.
- Pesaran ، AA (2002). سیستم های مدیریت باتری برای وسایل نقلیه برقی برقی و ترکیبی. آزمایشگاه ملی انرژی تجدید پذیر.