Jag tror att alla har introducerats till begreppet cellbalans, främst för att den nuvarande konsistensen av celler inte är tillräckligt bra, och den måste förbättras genom balans. Precis som i världen kan vi inte hitta två identiska blad, och vi kan inte hitta två identiska celler. Balans syftar ytterst till att åtgärda bristerna i battericeller och är ett sätt att kompensera. Nedan följer en kort introduktion till passiv och aktiv balansering av litiumbatterier:
01 Passiv jämvikt
Passiv balansering laddar i allmänhet ur batterier med högre spänning genom motståndsurladdning, frigör elektricitet i form av värme för att få längre laddningstid för andra batterier. På så sätt begränsas kraften i hela systemet av batteriet med minst kapacitet. Under laddningsprocessen har litiumbatterier i allmänhet ett skyddsspänningsvärde för den övre laddningsgränsen. När en viss sträng av batterier når detta spänningsvärde kommer litiumbatteriskyddskortet att stänga av laddningskretsen och sluta ladda. Därför är fördelarna med passiv jämvikt låg kostnad och enkel kretsdesign; Nackdelen är att balansen baseras på den lägsta återstående batterikapaciteten, vilket inte kan öka kapaciteten på batterier med låg restkapacitet, och 100% av den balanserade effekten går till spillo i form av värme. Litiumbatteriskyddskort har i allmänhet överladdningsskyddsfunktion för att förhindra överladdning av batteriet.
Som visas i figur 2, under laddningsprocessen, laddas det andra batteriet först till skyddsspänningsvärdet, vilket utlöser skyddsmekanismen för litiumbatteriskyddskortet och stoppar laddningen av batterisystemet, vilket direkt leder till oförmågan att helt ladda det första och tredje batteriet. Hela systemets fulla laddning begränsas av det andra batteriet, vilket är systemförlusten. För att öka batterisystemets kraft kommer litiumbatteriskyddskortet att balansera batteriet under laddning. Som visas i figur 3, efter balanserad uppstart, kommer litiumbatteriskyddskortet att ladda ur det andra batteriet, vilket fördröjer tiden för det att nå skyddsspänningsvärdet. Detta kommer också att förlänga laddningstiden för det första och tredje batteriet, vilket ökar batterisystemets totala kraft. Emellertid omvandlas 100 % av den urladdade effekten från batteriet nr 2 till värmeavgivning, vilket resulterar i betydande slöseri (värmeavledningen från batteriet nr 2 är en förlust av systemet och även ett slöseri med ström).
Som visas i figur 4, förutom den allvarliga påverkan av överladdning på batteriet, kan överladdning också orsaka allvarlig skada på batteriet. På liknande sätt har litiumbatteriskyddskortet en överladdningsskyddsfunktion. Vid urladdning, när spänningen för det andra batteriet når urladdningsskyddsvärdet, utlöses skyddsmekanismen för litiumbatteriskyddskortet, vilket stoppar systemets urladdning, vilket direkt gör att den återstående batterikapaciteten för det första och tredje batteriet inte kan vara helt använd. Efter balanserad uppstart kommer systemets överurladdning att förbättras.
02 Aktiv jämvikt
Aktiv balansering uppnås genom överföring av el, vilket är högeffektivt och ger minimala förluster. Olika tillverkare har olika metoder, och den balanserade strömmen varierar från 1 till 10A.
Passiv balansering är lämplig för applikationer med litiumbatteripaket med liten kapacitet och lågt antal strängar, medan aktiv balansering är lämplig för applikationer med litiumbatteripaket av krafttyp med högt antal strängar och stor kapacitet. För BMS är, förutom balanseringsfunktionen, den underliggande balanseringsstrategin ännu viktigare.
Som visas i figur 5 bildar var 6:e sträng av batterier en grupp, och den totala effekten av de 6 strängarna av batterier överförs till batteriet med den mindre kapaciteten. Induktiv aktiv balansering är baserad på fysisk omvandling, integrerande strömbrytare och mikroinduktorer. Den använder en dubbelriktad balanseringsmetod för att balansera batterier genom laddningsöverföring mellan intilliggande eller angränsande batterier, och kan uppnå balansering oavsett om batteriet är i urladdning, laddning eller statiskt tillstånd. Balanseringseffektiviteten är så hög som 92 %.
Urladdnings- och laddningsprincipen visas i figurerna 6 och 7, där batteri 2 överför ström till batterierna 1 och 3. Effektiv laddningsöverföring säkerställer att spänningen på de tre batterierna förblir balanserad under laddningen, vilket gör att alla batterier kan laddas helt. Litiumbatteriskyddskortet kan också balansera batteriet under urladdning. Det första och tredje batteriet överför sin kraft till det andra batteriet, och spänningen hos de tre batterierna laddas ständigt ur i ett balanserat tillstånd, så att all batterikraft kan förbrukas.