Система управления аккумуляторами (BMS) - электронная система, предназначенная для мониторинга, управления и защиты аккумуляторных батарей.играет решающую роль в продлении срока службы батареиНиже приведено подробное введение:

Понимание дисбаланса клеток

В аккумуляторных комплектах, состоящих из нескольких элементов, расхождения в импедансе элемента, температуре, характеристиках саморазрядки,и другие факторы могут привести к изменениям напряжения и состояния зарядки (SOC) между ячейкамиНапример, во время зарядки некоторые ячейки могут быть полностью заряжены, а другие остаются недозаряженными.некоторые ячейки могут быть перезаряжены, в то время как другие все еще имеют остаточный зарядДисбаланс в ячейке может привести к перезарядке или переразрядке некоторых ячеек, ускоряя их деградацию и уменьшая общую емкость и срок службы аккумуляторной батареи.

Методы и принципы балансирования клеток

• Пассивное балансирование:Этот метод обычно использует балансирующие резисторы для рассеивания избыточной энергии из перезаряженных элементов в виде тепла, тем самым выравнивая напряжение во всех элементах.и легкость внедренияТем не менее, он потребляет энергию во время процесса балансирования, снижая эффективность использования энергии.Он в основном применяется во время зарядки и может быть не подходит для сценариев быстрой зарядки из-за более длительного времени балансирования.Например, в системе пассивного балансирования литий-ионных аккумуляторов, когда BMS обнаруживает ячейку с более высоким напряжением, он активирует балансирующий резистор, подключенный к этой ячейке,позволяет избыточному напряжению рассеиваться в виде тепла, пока напряжение не выравнивается с другими элементами

• Активное балансирование:Этот подход активно переносит избыточную энергию из высоко заряженных элементов в менее заряженные элементы или нагрузки, достигая перераспределения энергии.повышение эффективности зарядки и общей производительности аккумуляторного комплектаОднако для активного балансирования требуются более дорогие и сложные аппаратные компоненты, такие как преобразователи, трансформаторы и индукторы.в некоторых системах активного балансирования, энергия из перезаряженных элементов передается в перезаряженные элементы с помощью преобразователя постоянного тока в постоянный ток, что обеспечивает динамический баланс между элементами.

Роль балансировки клеток в продлении срока службы батареи

В дополнение к балансировке ячеек, BMS выполняет другие функции, такие как защита от перезарядки/переразрядки, мониторинг температуры и тепловое управление.Эти функции работают в синергетическом взаимодействии для всесторонней защиты батарейНиже приведено краткое описание некоторых связанных с ними функций и их роли:

• Предотвращение перезарядки и перевыгрузки отдельных ячеек: путем мониторинга напряжения и SOC каждой ячейки в режиме реального времени и осуществления мер балансировки, BMS обеспечивает, чтобы напряжение и SOC всех ячеек оставались в разумном диапазоне.Это предотвращает перезарядку или глубокое разряжение отдельных ячеек, избегая ускоренного ухудшения емкости, вызванного чрезмерными условиями зарядки/разрядки.BMS использует балансировку элементов для предотвращения перезарядки или переразрядки элементов батареи во время зарядки и разрядки, продлевая срок службы батареи
• Улучшение консистенции аккумуляторного комплекта:Балансировка батареи обеспечивает равномерное напряжение и уровни SOC во всех ячейках, улучшая консистенцию аккумуляторной батареи.Более последовательный аккумулятор работает более стабильно и эффективно во время зарядки и разрядкиЭто уменьшает вероятность побочных реакций внутри ячеек, замедляет деградацию емкости и продлевает срок службы батареи.Исследования показывают, что эффективное балансирование элементов может увеличить срок службы батареи на 30-40%
• Оптимизация использования энергии батареи:Балансировка батареи полностью использует энергию каждой клетки, максимизируя общую емкость аккумулятора.Это позволяет избежать потерь энергии из-за дисбаланса ячейки и предотвращает недостаточное использование емкости батареи.В результате аккумулятор работает более эффективно, уменьшая частоту циклов зарядки/разрядки при одном и том же потреблении энергии.Поскольку снижение емкости батареи тесно связано с количеством циклов зарядки/разрядкиНапример, в системах хранения энергии эффективное балансирование элементов обеспечивает, чтобы аккумулятор работал ближе к полной емкости.улучшение использования энергии и увеличение срока службы батареи
• Задержка начала термального отхода:Неравновесие элементов может привести к неравномерному выработке тепла во время зарядки и разрядки.что ускоряет старение батареи и увеличивает риск теплового отключенияБалансировка ячейки помогает поддерживать постоянное распределение температуры внутри аккумуляторной батареи путем выравнивания напряжения и тока ячейки.уменьшение локального перегрева и снижение вероятности теплового отключенияНапример, в литий-ионных аккумуляторах балансировка ячейки работает в тандеме с системами теплового управления для эффективного контроля температуры ячейки.задерживает начало теплового отключения и продлевает срок службы батареи
• Защита от перезарядки/переразрядки: регулируя циклы зарядки/разрядки и предотвращая перезарядку или глубокий разряд, BMS избегает чрезмерного напряжения и напряжения на батарейные элементы,уменьшение необратимых электрохимических реакций и ухудшения мощностиЭто эффективно продлевает срок службы батареи.
• Мониторинг температуры и управление теплой:BMS постоянно контролирует температуру батареи и активирует механизмы охлаждения или регулирует скорость зарядки, когда это необходимо, чтобы предотвратить перегрев или чрезвычайно низкие температурыЭто смягчает негативное влияние колебаний температуры на производительность и срок службы батареи, задерживая старение батареи.
• Оценка состояния заряда (SOC) и состояния здоровья (SOH): точная оценка SOC и SOH позволяет пользователям понять состояние батареи и оставшуюся емкость,позволяет разумно использовать аккумулятор и избегать перезарядки или переразрядкиМежду тем, раннее обнаружение деградации емкости облегчает своевременное обслуживание и замену, обеспечивая производительность и долговечность батареи.

Благодаря непрерывным достижениям в области технологий система BMS развивается в направлении более высокой точности, большего интеллекта и повышенной эффективности.использование алгоритмов машинного обучения для оптимизации выбора пассивного балансирующего резистора на основе параметров реального времени, таких как степень дисбаланса клетки, время балансирования и температура зарядки могут улучшить эффективность балансирования и использование энергии.Разработка беспроводной системы управления информацией (wBMS) упрощает проектирование системы, улучшает надежность и обеспечивает большую гибкость и преимущества для балансировки ячеек и управления батареей.